• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
钻孔瞬变电磁法接收线圈定向屏蔽物理模拟研究
  • 76
  • 作者

    辛成涛程久龙李垚孔孟行

  • 单位

    中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院

  • 摘要
    钻孔瞬变电磁(BTEM)扫描探测方法可以利用巷道已有超前探查钻孔,通过旋转置于钻孔内收发线圈对孔壁外围隐蔽地质异常体进行扫描探测,因收发装置位于钻孔内,不仅避免了巷道内电气设备和金属物的电磁干扰,而且可以提高钻孔利用率,减少钻探工作量。然而,钻孔瞬变电磁法受全空间效应的影响,在扫描探测过程中,以收发线圈法线方向为探测方向接收异常体二次场信号的同时,还易受到其它方向信号的叠加干扰。若无法有效压制干扰信号,将直接影响对钻孔孔壁外围地质异常体的精确定位。利用屏蔽的方法,在接收线圈上安装屏蔽罩,尽可能保留线圈法线与屏蔽罩开口一致的探测方向的响应信号,而对其它方向的信号进行屏蔽,从而实现钻孔孔壁径向一定范围内指向性探测。首先通过物理模拟实验探讨了不同匝数、尺寸的收发线圈对瞬变电磁场响应特征的影响,对适用于钻孔内的收发线圈参数进行组合优选。然后针对所要屏蔽的电磁波,选择不同种类的屏蔽材料,开展不同材料对不同方向电磁波的屏蔽效果实验。通过对比探测方向和其它方向的感应电动势大小,证实以泡沫镍制作的屏蔽罩能有效地压制非探测方向的干扰信号。通过实验分别对屏蔽罩的不同形状、磁导率等物性参数进行瞬变电磁场响应特征对比分析,并探讨屏蔽罩开口角度大小与定向屏蔽效果的关系,优化定向屏蔽罩参数,增强屏蔽效果。最后使用参数优化后的收发线圈和定向屏蔽装置进行钻孔瞬变电磁法径向断面扫描探测现场实验,采用基于混合分布的混沌量子粒子群和Levenberg-Marquarat及Occam组合算法的反演方法进行电阻率成像。研究表明:以泡沫镍为屏蔽材料,安装在接收线圈上的弧形屏蔽罩定向屏蔽效果较好,可以有效地压制钻孔瞬变电磁法扫描探测过程中非探测方向的信号干扰,且能较大程度的保留探测方向的异常响应信号,进而可以实现对钻孔孔壁外围隐蔽地质异常体的精确定位。
  • 关键词

    钻孔瞬变电磁法定向屏蔽物理模拟瞬变电磁场特征扫描探测

  • 文章目录
    1 定向屏蔽扫描探测方法原理
    1.1 扫描探测基本原理与方法
    1.2 定向屏蔽理论基础
    2 物理模拟
    2.1 相似准则
    2.2模型制作
    2.3收发线圈参数选择
    3 定向屏蔽影响因素分析
    3.1 定向屏蔽罩材料
    3.2 定向屏蔽罩物性和几何参数
    3.2.1 定向屏蔽罩形状
    3.2.2 定向屏蔽罩磁导率
    3.2.3 定向屏蔽罩开口大小
    4 现场实验
    5 结论
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