地面电性源瞬变电磁探测：响应规律与应用优化

本文主要探讨了矿井地面-井下电性源瞬变电磁探测技术的应用与响应规律分析。随着地下矿产勘查的复杂性和安全性要求的提高，传统的井下瞬变电磁探测面临着金属干扰和高瓦斯矿井的防爆难题。为解决这些问题，研究者提出了一种新的方法，即在地面设置电性源瞬变电磁发射设备，通过井下巷道和采场接收信号，以此来获取地下地质信息。 研究采用了三维时域有限差分法构建电性源瞬变电磁的三维正演模型，这是一种精确模拟电磁波传播的技术。通过对均匀半空间模型和层状模型的分析，研究人员揭示了地下接收瞬变电磁场的特性，特别是其对地层电阻率变化的敏感性。他们发现，相比于轴向排列，电性源磁响应在垂向（broadside）排列方向具有更大的幅值，因此推荐井下接收测线应采取垂直排列，以优化信号接收效果。 具体实验中，通过设置5条均布的层状模型测线，计算了不同接收点的瞬变电磁响应曲线，并进行了对比分析。研究结果表明，当电性源发射长度为1公里时，井下接收的有效探测深度可以达到1.5公里，这显著扩展了探测范围。同时，研究还发现，电阻率较高的煤层对接收曲线的影响相对较小，这意味着这种方法在含有高电阻率区域依然能保持一定的探测精度。 此外，研究还考虑了矿井中的复杂环境，如顶板水和底板水，以及断层的存在。通过设计包含这些因素的模型，研究人员能够得到不同类型含水层的响应规律，并发现明显的异常差异，这对于识别和定位地下水体以及潜在的地质构造异常具有重要意义。 该研究提供了一种有效的矿井地面-井下电性源瞬变电磁探测策略，它不仅克服了传统方法的局限，还能在复杂的地质条件下准确探测，为矿产勘查和地下工程安全提供了有力的理论支持和技术手段。