物探新技術(shù)新方法

1、深部資源與工程物探技術(shù)突破（;）中南大學2012.2.272012年第二屆雙頻激電法應(yīng)用研討會1提 綱1. 大深度與高分辨率難題及解析2. 有效激勵與響應(yīng)觀測3. 大定源建場模式下巷井觀測系統(tǒng)4. 隨鉆超前探測觀測系統(tǒng)5. 陣列瞬變電磁勘探系統(tǒng)6. 結(jié)語中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所2（1）信號微弱（2）目標相對規(guī)模小（3）施工效率低（4）地面跨度大，背景變得復(fù)雜（5）鉆探資料少、驗證對比解釋困難1.1 大深度與高分辨率難題 1. 大深度與高分辨率難題與解析中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所3（1）深部資源勘探的突破口信號解釋水平！ A. 更高精度的數(shù)據(jù)【質(zhì)】對儀器、觀測技術(shù)提出要求 B. 更

2、完備的數(shù)據(jù)集合【量】更充分的定解條件 C. 更合理的反演算法和解譯體系【解釋水平】綜合勘探1.2 大深度與高分辨率難題解析中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所4 A. 更高精度的數(shù)據(jù) 對儀器、觀測技術(shù)提出要求【質(zhì)】 表1.理想球體相對異常精度與最大探測深度的關(guān)系異常精度（）10543210.50.1低阻探測深徑比（h/D）0.8571.2101.3421.5271.8212.4243.1845.80高阻探測深徑比（h/D）0.5770.8570.9621.1101.3421.8212.4244.50中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所hD地面5 B. 更完備的數(shù)據(jù)集合 更充分的定解條件 【量】 I 單

3、參數(shù)量（x分量，電位差/梯度） II 多參數(shù)量（電位差、極化率、磁化率） III 多分量（x、y、z分量，電位差/梯度）中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所6C. 更合理的解釋 反演算法和解譯體系【解釋水平】 I 物探專業(yè)信息融合（物探行內(nèi)） II 結(jié)合地質(zhì)、化探、遙感、鉆孔信息 （行外）中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所7（2）充分認識環(huán)境和目標對象 背景或環(huán)境的復(fù)雜性 （1）屏蔽/吸收 （2）干擾【地形、地質(zhì)、地球物理】 （3）“源”背景水平目標的多參數(shù)特征測試 （1）一物多性 （2）一性多物標本測試 ! 中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所82. 有效激勵與響應(yīng)問題2.1 物探作業(yè)模式與異常目標喚

4、醒目標響應(yīng)響應(yīng)接收背 景相對異常絕對異常中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所92.2 有效激勵方式（1）大功率（大電流、大震源）（2）重復(fù)激勵（2）迫近目標（3）激勵方式（組合源、復(fù)合源）中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所102.3 有效激勵下的響應(yīng)觀測（1）近目標觀測（2）遠源觀測（3）比對觀測相對異常100(實測值背景) / 背景相對異常100（帶背景實測值帶背景實測值）/ 某實測值中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所112.4 響應(yīng)觀測儀器與裝備（1）儀器和裝備是人五官六感的延伸（2）數(shù)據(jù)或異常并不能代表目標對象的存在（3）關(guān)注儀器本身特性（信噪比、靈敏度、感應(yīng)耦合）中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究

5、所122.5 有效激勵與接收條件下的信號提?。?）基于數(shù)字信號處理的信號提取算法 一維傅立葉分析、濾波；統(tǒng)計分析； 概率分析；相關(guān)分析（2）基于位場理論的信號提取算法 二維或三維時間、空間域；頻率、波數(shù)域； P域兩個層次中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所13物探新方法新技術(shù)實例三則中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所14一. 大定源建場模式下巷井觀測系統(tǒng)需求難題與局限方法技術(shù)突破口（1）危機礦山接替資源勘探（2）井巷環(huán)境隱患超前預(yù)報供電高密度電法近目標觀測測量坑道聚焦電法遠源觀測解釋坑道瞬變電磁比對觀測 1. 研究背景分析中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所15以電位為測量參數(shù)時井巷探測系統(tǒng)工作布置示意

6、圖中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所162、原理 均勻各向同性半空間條件下，通過位于地下的供電電極A、B，可以形成于AB中間1 / 3段的近似均勻電流場。各參數(shù)設(shè)置如圖所示。則球外任意一點P的電位為： 均勻半空間中球體電場異常計算示意圖1Pj0 xrOhr022r0HHrj0中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所17取電場強度為觀測信號，其表達式為： 若球體中心位于隧道軸線上，且r02）理想高阻體 （12）電位測量 U1.0750.855電場測量 E1.3571.075軸向前方球狀隱患超前預(yù)報理想分辨能力中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所21（3）物理模擬試驗13cm球在側(cè)面13cmMN掌子面AB隧道腔

7、體導線球在前方球在下方 模擬隧道直徑為5cm，長度110cm，在隧道外周對稱的四個方向上分別布置測量電極M、N，供電電極A、B距離3m。隧道位于AB中間1/3處，MN極距為3cm，M距隧道掌子面1cm。將此裝置置于深2m、長寬分別為3m和4m的水槽中央，距水面80cm；水的極化率為0.0，低阻鋁球直徑25cm。用重慶奔騰地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的數(shù)字激電儀和中南大學生產(chǎn)的SQ系列雙頻道數(shù)字激電儀分別測量MN之間的電位差和極化率，以MN中點為記錄點。方位確定！中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所22球體在前方（組合電極）電位差異常極化率異常鋁球直徑：25cm中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所23球體在側(cè)面電位差

8、異常極化率異常中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所VV24球體異常在側(cè)面相對異常對比球體異常在下方相對異常對比中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所253、野外測量方法：三分量測量 電極A電極B供電儀表測量儀表供電導線供電導線已開挖巷道待開挖巷道位于巷道側(cè)壁測量電極N位于掌子面附近測量電極M圖例：測量導線地表中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所264. 平朔煤礦4109主輔運巷測試試驗圖8. 4109主運巷TSP實測記錄示意圖（z分量）Fs數(shù)據(jù)觀測不穩(wěn)定Fs數(shù)據(jù)觀測不穩(wěn)定4109主運巷地面供電井巷測量高頻點電位VMN及幅頻率Fs電流1.3A電流1.3A4109輔運巷地面供電井巷測量2頻組高頻點電位VMN及幅

9、頻率Fs2頻組實測數(shù)據(jù)Fs數(shù)據(jù)觀測不穩(wěn)定電流1.8A（1）數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠（2）兩參數(shù)對水敏感（2）極化率有優(yōu)勢中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所27特點小結(jié)1. 大功率施工方便，效率高2. 接近目標觀測，異常信噪比高3. 遠離電源觀測，背景場影響小4. 多分量多參數(shù)觀測中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所28研究背景： （1）深鉆井昂貴 （2）鉆孔本身或鉆孔底部接近礦體 （3）鉆孔資料已揭示地質(zhì)或礦產(chǎn)條件二. 隨鉆超前探測觀測系統(tǒng)中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所29 井中點電源激勵電場擾動 征候 觀測與解釋。1、原理超前預(yù)報01鉆孔供電電極測量電極隱伏目標垂直接觸帶前的電激勵電場征候模擬x/mx/m電

10、位征候觀測電場征候觀測AB中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所302、水槽物理模擬試驗測量電極電位，單位：mV以水面為起始點的垂直深度，單位：厘米以水面為起始點的垂直深度，單位：厘米測量電極電位，單位：mV水槽模擬試驗電場隨電極深度變化實測曲線由水槽模擬試驗電場實測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而成的視電阻率曲線中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所31視幅頻率測量結(jié)果幅頻率 Fs，單位：以水面為起始點的垂直深度，單位：厘米圖4 為水槽模擬試驗幅頻率Fs實測異常曲線迫近目標！中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所323、野外實施目標礦體測量電極系供電電極無窮遠觀測儀表測量電纜隨鉆超前探測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所33技術(shù)特點（1）多參數(shù)（2）多路同步采集（3）迫近目標對象的測量與比對（4）征候關(guān)聯(lián)資料解釋中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所34瞬變電磁法（TEM）背景： 異常來自何方？ 解決途徑： 定向探測！三. 線陣列瞬變電磁法35三. 線陣列瞬變電磁法干 擾！目 標！1.測量裝置中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所362. 異常特征體現(xiàn)背離現(xiàn)象！中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所373. 應(yīng)用領(lǐng)域(1) 超前預(yù)報(2) 深部資源定向勘探中南大學地球物理勘察新技術(shù)研究所38六. 分享結(jié)語1. 解決有效激勵與響應(yīng)