全空间矿井瞬变电磁场计算：任意方向分析

"计算任意方向矿井瞬变电磁场 - 胡博，岳建华 - 中国矿业大学资源与地球科学学院" 矿井瞬变电磁法（Mine Transient Electromagnetic Method，MTEM）是一种重要的地下水资源和地质结构探测技术。在矿井作业中，它能有效地识别含水层的位置、厚度以及地质构造，从而保障开采安全。本文由胡博和岳建华共同撰写，主要针对矿井瞬变电磁场的计算方法进行深入探讨，特别是在全空间水平层状介质中的应用。 文章指出，传统的矿井瞬变电磁法通常使用垂直或水平磁偶极子源进行探测，但实际操作中，线框可能需要以不同角度放置以适应复杂的井下环境。因此，研究任意角度的瞬变电磁场计算显得尤为重要。作者以全空间水平层状介质为背景，构建了计算模型，并分别对垂直和水平偶极子源的瞬变电磁场进行了分析。 在理论部分，作者从电磁场的矢量位出发，建立了相应的数学方程，并考虑了边界条件，通过数值方法得到了场分量的表达式。他们运用快速汉克尔变换将场分量转换到频率域，然后再利用余弦变换多项式法将结果转换到时间域，以模拟实际的瞬变过程。 在数值计算中，作者针对井下线圈的不同架设方位，计算了三层模型的磁场分量随时间的变化情况。结果表明，磁场分量随时间呈衰减趋势，早期衰减缓慢，随后快速衰减。在双对数坐标下，这种衰减表现为线性规律。此外，尽管架设方向改变会影响磁场的量值，但其随时间变化的规律保持不变。 文章还提出，通过引入电偶极子源，可以进一步优化矿井瞬变电磁法的施工技术。这将有助于更精确地模拟实际地下的电磁场分布，提高探测精度和解释效果。 这篇首发论文对于矿井瞬变电磁法的实际应用有着重要的理论和实践价值，为解决复杂地质条件下的井下探测问题提供了新的计算工具和技术支持。通过这种方式，可以更准确地理解井下地电响应特征，提升矿井的安全性和经济效益。