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第78期你问我答
新闻作者:   发布时间:2014-10-13  查看次数:  放大 缩小 默认
1、问:矿井瞬变电磁法相对于地面瞬变电磁法,有哪些特点?
    答:矿井瞬变电磁法 (MTEM)是利用井下巷道空间进行瞬变电磁应用专门技术。矿井瞬变电磁采用同地面瞬变电磁法相同的工作原理,但是又区别与地面瞬变电磁法勘探。与地面瞬变电磁法勘探相比,矿井瞬变电磁勘探采用多匝数、小面积回线组合工作装置探查矿井不同位置含水构造,具有比地面瞬变电磁更高的分辨率、体积效应小、旁侧影响小、测量速度快和轻便等优点。具体特点如下:
    (1)从烟圈效应的观点看,早期瞬变电磁场是由近地表的感应电流产生的,反应浅部电性分布,晚期瞬变电磁场是由深部的感应电磁场产生的,反映深部的电性分布。因此,观测和研究大地瞬变电磁场随时间的变化规律,可以探测大地电位的垂向变化,这便是瞬变电磁测深的原理。矿井瞬变电磁法由于受仪器煤安条件限制、施工环境限制、测量线圈大小限制等诸多因素,其勘探深度不如地面深,一般深度小于100 m左右。
    (2)井下为全空间瞬变响应,这种瞬变响应来自于回线平面上下(或前后)地层,井下的支护、轨道等铁构件属于良导体,这对确定异常体的位置带来困难。
    (3)由于井下测量环境不同于地面,不可能采用地表测量时的大线圈(地面线圈边长都大于50 m)、大电流装置,只能采用边长小于3 m的多匝小线框,因此数据采集劳动强度小,测量设备轻便,工作效率高、成本低。
    (4)井下测量装置距离异常体更近,异常响应幅度大,大大提高测量信号的信噪比,实际测量表明,井下测量信号的强度比地面同样有效面积的工作装置测量的信号强10-100倍。
    (5)由于采用小线圈测量,点距更密(一般为2 -10 m),降低了体积效应的影响,提高了勘探分辨率,特别是横向分辨率。
    (6)由于是小电流、小线圈,就造成一次场强小,所得到的二次感应场也小,二次场容易被人文电磁场噪声干扰、甚至淹没。
    (7)井下测量装置排除天电干扰,提高了测量信号的信噪比。
    (8)可以将线圈置于巷帮,探测巷道底板下一定深度内含水异常体垂向和横向发育规律。
    (9)地面瞬变电磁勘探一般只能将线圈平放于地面测量,而井下瞬变电磁法勘探可以将线圈置于巷道底板测量,探测巷道底板下一定深度内含水异常体垂向和横向发育规律,也可以将线圈直立于巷道内,当线圈平行且接近巷道掘进前方,可进行巷道超前探查;当线圈平行于巷道侧帮,可探查巷帮内或工作面内低阻异常体发育特征。
   (10)由于瞬变电磁法关断时间、一次场干扰等因素的影响,与其它物探方法相比,存在一定盲区(浅部2-10 m左右)。
2、问:瞬变电磁噪声来源有哪些?有可以抑制这些噪声的有效手段吗?
    答:瞬变电磁噪声来源主要有:(1)低于1Hz的噪声主要来自地球磁场的微脉动。(2)5Hz—25kHz的噪声源主要是雷电或人文噪声,其中雷电在8Hz、14Hz、20Hz、26Hz、32Hz频点的电磁场相对较强,但雷电对井下的干扰非常微弱,其影响可忽略不计。(3)赤道或热带地区的电磁噪声比中纬度地区高200多倍,中纬度地区的夏天比冬天的干扰高100多倍,一天之内的中午比早晚高10多倍。(4)电网噪声主要来自工频50Hz及其谐波,干扰水平可高达百mV级别。(5)电气设备开启、关闭及工作过程会产生高值脉冲干扰。(6)接收线圈的摆动,可感应出低频干扰,幅度可达10uV以上。(7)器件性能差异、电路设计、PCB电路布板等都亦能产生仪器机内噪声。
    瞬变电磁仪主要干扰之一为50Hz极其谐波。由于二次场信号为宽频信号,频率范围主要集中在20KHz以内,其中包含的50Hz也属于有效信号点,造成传统的数字滤波手段难以适用。(1)双极性处理作为消除工频干扰的有效手段,在发射频率周期为工频周期整数倍时(如发射频率2.5Hz、6.25Hz、12.5Hz、25Hz),干扰可被理想抵消。(2)多次叠加作为提高信噪比的主要手段,可有效抑制人文噪声、随机干扰、天电干扰等常见噪声,提高数据信噪比。
3、问:福州华虹智能科技股份有限公司最新研制的第三代瞬变电磁仪——YCS512矿用本安型探水仪,相对于其他瞬变电磁仪有哪些特点?
    答:1、探测盲区小:系统关断时间短和背景场分离技术,配合高密度视窗序列,可大大提高浅层地质分辨能力,减小勘探盲区。
2、现场解析:仪器提供现场解析功能,除了提供常见的时间—电压图、测点—电压图、电阻率图、点化图等图形显示之外,用户还可以在现场快速得到较为精细的视电阻率等值线成图结果。
3、 全区算法:系统集成全空间下全区视电阻率反演算法,地质体电阻率差异明显,对低阻异常水体的圈定更加准确。
4、抗扰能力强:系统嵌入专有的数字滤波算法和背景谱分析及制导选频等技术,实现现场干扰抑制,大幅度提高,大幅度提高数据采集的质量和有效时长,在同场条件能有效提高地质测深能力。
5、专利线圈:系统采用自有知识产权的专利线圈,可以根据现场条件及探测需要在同一线圈上设置不同线圈匝数,提高测试的灵敏度。
6、专用平台:仪器采用双核处理平台,提供多核、高效的数字信号处理能力,并可远程固件升级。
7、分辨率高:放大倍数扩展,最小信号分辨率达2nV,对微弱信号的分辨识别能力更强,信号采集范围更大。
4、问:YCS512矿用本安型探水仪的技术指标有哪些?
    答:●硬件系统:双核CPU,超低功耗32位RISC+浮点高速DSP;
     ●软件平台:工控嵌入式操作系统;
     ●通讯端口:USB2.0;
     ●操作界面:交互式全中文图形界面;
     ●发射波形:双极性矩形波;
     ●测道数:20-512;
     ●叠加次数:1-65536;
     ●动态范围:170dB;
     ●最小分辨率:2nV;
     ●仪器电源:内置两组磷酸铁锂电池组;
     ●供电时长:满负荷工作大于8h;
     ●适应环境:允许在有瓦斯、煤尘等矿井环境中使用;
     ●工作温度:0~40℃;
     ●外形尺寸:长×宽×高356mm×285mm×111mm;
     ●重量:5Kg。

YCS512硬件系统构成图
5、问:瞬变电磁迎头超前探测和工作面探测的现场施工布置有什么不同?
答:

A  平面示意图

B  断面示意图
瞬变电磁迎头超前探测布置示意图

A 平面示意图                    B 断面示意图
工作面瞬变电磁探测布置示意图
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