矿井瞬变电磁不同接收装置探测研究

矿井瞬变电磁不同接收装置探测研究

张 军,王 勇,赵 兆

中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安 710077

摘要 通过对瞬变电磁基础理论的研究，设定了两种不同接收装置，通过接收线圈对电磁场接收信号响应参数分析,对不同接收装置对比分析，以及对不同装置探测效果对比分析，认为接收天线接收方式探测效果明显优于传统线圈接收方式。对比分析结果增加了我们对传统接收装置和接收天线装置的认识，为实际工作提供了有力的技术保障。

关键词 瞬变电磁 接收探头 接收回线 回线装置

The different transmitter coil detection effect of mine transient electromagnetic

ZHANG Jun,WANG Yon,ZHAO Zhaog (Xi an Research Institute China Coal Technology and Engineering Group Corp, Xi’an 710077, China) Abstract: Through the research on the transient electromagnetic theory, the set of two different receiving device, through the analysis of the received signal receiving coil electromagnetic field response parameters, analysis of different receiving device contrast, and the contrast of different device detection effect analysis, that the receiving antenna receiver detection is obviously superior to the traditional manner of receiving coil. The results increase our understanding of the traditional receiving device and receiving antenna device, has provided the powerful technical support for the actual work.

Key words: transient electromagnetic; receiving probe; receiver coil; loop device

1 前言

目前，瞬变电磁法(Transient Electromagnetic Method，简称TEM)以其勘探效率高、精度较高等诸多优点在地球物理勘探工作中获得了广泛地应用，其装置形式的多样性更进一步拓宽了其应用范围。然而这也给实际应用带来了另一个问题，即针对一个地质问题，采用什么样的装置才能得到最佳的勘探效果。因此有必要了解各类装置的优缺点，以便于发挥各类装

[1-6]置的长处，从而在实际应用中取得最好的勘探效果。随着科技水平的提高以及人们对瞬

变电磁探测效率的要求，传统的装置越来越不适合实际生产的需要。因此，如何提高瞬变电磁探测效率是我们亟待解决的问题，本文从瞬变电磁探测装置入手，介绍一种新型接收天线，期望通过设备的改进大大提高生产效率并提高瞬变电磁探测精度。

2 瞬变电磁法原理

瞬变电磁法是利用不同接地回线或电极向地下发送脉冲式一次电磁场，在一次电磁场发射间歇期间，用线圈或接地电极接收由该脉冲电磁场感应的地下涡流产生的二次电磁场，通过观测二次场空间和时间的分布规律，解决有关地质问题的时间域电磁法[7-18]。

瞬变电磁法常用的回线装置主要有重叠回线装置、同一回线装置、中心回线组合装置等。 瞬变电磁法应用领域由中深部探矿向浅层、超浅层的煤矿巷道超前预报方向发展。然而，随着瞬变电磁的勘探深度的变浅，也出现许多新问题：回线边长越来越短，为增强接收信号，发送与接收回线的匝数也越来越多，且越来越关注瞬变电磁信号的时期信号，发送与接收回线间的互感影响变得越来越明显，不能再忽略，阻尼电阻较难配准，观测曲线看上去很美观，但不能有效的反映地下电导率的变化，严重影响了瞬变电磁法在超浅层勘探中的应用。多匝小回线情况下，如何消除一次场影响，有效提取地下地质体的瞬变电磁响应信号，即纯二次场信号，特别是早期信号提取纯地下地质体的瞬变电磁响应信号的前提是对瞬变电磁观测系统本身有一个更深入的了解和掌握[19-22]。我们首先从瞬变电磁接收回路等效电路着手进行了深入分析，探讨了瞬变电磁不同接收装置对观测信号的影响特征，这有利于瞬变电磁法野外操作员对瞬变电磁系统的深入了解、掌握和使用，最终达到提高瞬变电磁野外观测数据的质量，提高瞬变电磁的勘探效果。

3 接收线圈对瞬变电磁信号的响应

给出瞬变电磁接收回路的等效电路(图1)，图中为接收线圈收到的感应电动势、L为接收线圈的总电感，r为接收线圈内阻、R为并在接收线圈上的阻尼电阻、C为接收线圈的总电感、V为瞬变电磁仪前置放大器所真正观测到的电压。接收线圈因电磁感应而收到的感应电动势。实际上是理论计算得到的瞬变电磁信号，而仪器真正实际测量的信号为前置放大器所测量的信号，两者不是同一信号，但野外工作时往往将两者等同起来，这是不对的，且导致了浅层结果存在大的盲区。

作者简介 张军，男，1981年生，西安市锦业一路82号中煤科工集团西安研究院，2004年毕业于长安大学勘查技术与工程专业，2009年获长安大学地球探测与信息技术专业工学硕士学位, E-mail:zjun0119@，13609201981

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