地空瞬变电磁三维正演模拟及应用研究

发布时间：2021-03-21 11:13

　　煤矿井下工作面形成后,需要经过电磁法探测工作面顶底板及四邻的富含水情况,以保证回采工作安全进行,地空瞬变电磁三维正演研究可以提高探测的精度和效率。研究了地空瞬变电磁三维正演模拟的方法原理及相关理论,分析了关断时段和关断后的电磁响应特征,建立了半空间不含异常体、含有高阻异常体和含有低阻异常体的三维模型,对模型进行积分方程法和FDTD模拟,验证了积分方程法效率高、针对简单模型效果好,而FDTD更适用于复杂地质情况的高精度探测。模拟结果显示,关断时段的电磁响应对高阻异常体反应更明显,关断后的电磁响应对低阻异常体反应更明显。实际应用表明,全波形时域地空瞬变电磁响应三维有限差分数值模拟适用性强,对低阻异常体反应灵敏,探测精度和分辨率高,可为煤矿安全生产提供准确的地质资料,推广应用价值高。 

【文章来源】：能源与环保. 2020,42(08)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

地空瞬变电磁探测原理

建立的均匀半空间无异常体模型参数为:电阻率10 Ω·m,发射电流关断时间300 μs。均匀半空间发射线圈中心点感应电动势衰减曲线如图2所示。从图2中可以看出,2条曲线基本重合,说明采用积分方程法和FDTD进行正演计算,对于无异常体的均匀半空间模型而言基本没有差异,二者计算误差小于0.000 1%。3.2 均匀半空间中低阻异常体模型

由于复杂模型FDTD模拟的效果更加准确,为了进一步说明FDTD对任意复杂模型电磁响应计算的有效性,建立了均匀半空间中低阻异常体的模型。模型参数为:低阻异常体电阻率为0.5 Ω·m,长110 m,宽70 m,延伸110 m,上边界距离地表50 m,半空间地层电阻率为10 Ω·m。均匀半空间中低阻异常体模型发射线圈中线点感应电动势衰减曲线如图3所示。从图3中可以看出,无论是在关断时段还是关断后,电磁响应对低阻异常的反应均比较突出。在关断后时段,随着时间的增大,衰减曲线对低阻异常的反应由小变大,然后变小,最后与均匀半空间无异常模型电磁响应曲线相重合。因此,接收机只有在异常体附近,在关断时段和关断后的某一个时间段内可以分辨出低阻异常。3.3 均匀半空间中高阻异常体模型

【参考文献】：
期刊论文
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[3]电性源瞬变电磁地空逆合成孔径成像[J]. 李貅,张莹莹,卢绪山,姚伟华.  地球物理学报. 2015(01)
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[5]无人飞艇长导线源时域地空电磁勘探系统及其应用[J]. 嵇艳鞠,王远,徐江,周逢道,李肃义,赵义平,林君.  地球物理学报. 2013(11)
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[7]全波形时间域航空电磁响应三维有限差分数值计算[J]. 许洋铖,林君,李肃义,张晓爽,王远,嵇艳鞠.  地球物理学报. 2012(06)
[8]航空时间域电磁法回线源有限差分初始场计算[J]. 许洋铖,林君,嵇艳鞠,巩源峰,关珊珊.  电波科学学报. 2010(02)
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博士论文
[1]时域瞬变电磁三维有限差分正演及广义逆矩阵反演研究[D]. 余翔.成都理工大学 2017
[2]隧道含水构造三维瞬变电磁场响应特征及突水灾害源预报研究[D]. 孙怀凤.山东大学 2013

硕士论文
[1]瞬变电磁法矢量有限元三维正演研究[D]. 姚伟华.长安大学 2015
[2]瞬变电磁地空系统多分量响应特征研究[D]. 赵越.长安大学 2013
[3]矩形回线源瞬变电磁法三维有限差分正演模拟[D]. 赵云威.中南大学 2012
[4]带地形的瞬变电磁法三维数值模拟[D]. 肖怀宇.中国地质大学（北京） 2006



本文编号：3092766