發(fā)布時(shí)間：2020-07-03 21:03

【摘要】：瞬變電磁法近年來(lái)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,其在指導(dǎo)煤礦生產(chǎn)安全方面有著不可估量的作用。但是,多匝小回線瞬變電磁場(chǎng)視電阻率讀數(shù)比正常值小幾個(gè)數(shù)量級(jí)的問(wèn)題一直沒(méi)有解決,不僅直接影響礦井瞬變電磁資料定性和定量解釋的可靠性,而且關(guān)系到從業(yè)人員的科學(xué)行為規(guī)范和安全生產(chǎn)責(zé)任。本文首先系統(tǒng)研究多匝小回線作為發(fā)射裝置、接收裝置的暫態(tài)過(guò)程特征和介質(zhì)中感應(yīng)電磁場(chǎng)的過(guò)渡過(guò)程特征及其相互耦合關(guān)系。推導(dǎo)公式得出一次場(chǎng)、二次場(chǎng)和總場(chǎng)暫態(tài)過(guò)程解析式,并分別對(duì)一次場(chǎng)、二次場(chǎng)和總場(chǎng)規(guī)律進(jìn)行分析。之后基于Simulink仿真軟件,建立瞬變電磁法等效電路,將瞬變電磁法分為方波信號(hào)等效電路、發(fā)射回線等效電路、地質(zhì)體等效電路以及接收回線等效電路,通過(guò)實(shí)際的發(fā)射、接收、地質(zhì)體的感應(yīng)關(guān)系建立感應(yīng)模塊等效電路。在建立了等效電路之后,通過(guò)改變電路中不同模塊的電感、電阻、電容的值,研究了回線邊長(zhǎng)、發(fā)射回線匝數(shù)、發(fā)射回線串聯(lián)阻尼以及分布電容等非地質(zhì)因素對(duì)瞬變電磁場(chǎng)的影響規(guī)律,以及地質(zhì)體電阻、電感等地質(zhì)因素對(duì)場(chǎng)的影響規(guī)律。并提出場(chǎng)極值平移的概念進(jìn)行多匝小回線瞬變電磁法有效性分析。本文得出如下結(jié)論:回線邊長(zhǎng)對(duì)瞬變電磁場(chǎng)的影響主要通過(guò)時(shí)間常數(shù)t的變化而影響�；鼐�匝數(shù)對(duì)瞬變電磁場(chǎng)的影響主要通過(guò)磁矩的不同而影響瞬變電磁場(chǎng)的衰減規(guī)律。匝數(shù)增加,磁矩增加,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)幅值增加,從而使衰減時(shí)間變長(zhǎng)。本質(zhì)都是等效電路中R、C、L的值起作用。發(fā)射回線串聯(lián)阻尼對(duì)瞬變電磁場(chǎng)影響不大,最主要的是會(huì)使發(fā)射回線電路處于欠阻尼狀態(tài),從而使信號(hào)尾支出現(xiàn)振蕩,影響信號(hào)識(shí)別。分布電容的存在會(huì)使感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)幅值增加,同時(shí)電容大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)衰減到0所用的時(shí)間也增加,不同電容衰減速度相同�；鼐�匝數(shù)以及邊長(zhǎng)增加對(duì)二次場(chǎng)電流歸一化的幅值基本沒(méi)有影響,只影響其衰減時(shí)間。在多匝小回線情況下,總場(chǎng)對(duì)地質(zhì)體電阻的改變不敏感,而大回線情況下,總場(chǎng)對(duì)于低阻體響應(yīng)較好。地質(zhì)體電感的改變無(wú)論是在小回線還是大回線情況下,均只能在二次場(chǎng)中得到較好的響應(yīng)。通過(guò)Maxwell正演模擬了地質(zhì)體不同阻值的瞬變電磁場(chǎng),其感應(yīng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)衰減曲線能夠很好的反應(yīng)地質(zhì)體電阻的變化,并且計(jì)算的視電阻率值能夠準(zhǔn)確反映視電阻率值的相對(duì)倍數(shù)關(guān)系。提出多匝小回線裝置運(yùn)用晚期視電阻率公式計(jì)算視電阻率值偏小的原因:其一是晚期總場(chǎng)值大于二次場(chǎng)值,運(yùn)用總場(chǎng)信號(hào)計(jì)算視電阻率值反應(yīng)不出真實(shí)的地層信息,導(dǎo)致視電阻率值偏小,其偏小的程度與總場(chǎng)與二次場(chǎng)比值相關(guān),總場(chǎng)與二次場(chǎng)比值越大,計(jì)算的視電阻率值數(shù)量級(jí)越小。其二是2m邊長(zhǎng)過(guò)小,導(dǎo)致有效面積過(guò)小,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的信號(hào)增大不足以彌補(bǔ)有效面積導(dǎo)致的差異,因而計(jì)算所得視電阻率值偏低。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P631.325

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2740173