基于聚类算法的钻孔瞬变电磁视电阻率立体成像方法

• 作者: 范涛 李鸿泰 刘磊 赵睿 李博凡 郭建磊 李宇腾
• 来源期刊: 地球科学与环境学报
• 关键词: 钻孔瞬变电磁法 立体成像 K-means聚类算法 水平分量 超前探测 视电阻率 数值模拟 机器学习
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 所属期刊栏目: 应用地球物理|Applied Geophysics
• 页码范围: 343-355
• 页数: 13页
• 分类号: P631.3
• 语种: 中文
• DOI: 10.19814/j.jese.2020.08014

摘要

煤矿井下地球物理水害超前探测要求探测点20 m范围内不得有积水和金属物体,传统电磁法超前探测技术已不能满足要求,钻孔瞬变电磁法通过将收发装置送入掘进工作面前方的钻孔中进行探测,既远离了巷道中的各种干扰,又提高了隐蔽致灾水体的探测精度.为解决该方法对钻孔径向异常体的准确定位解释难题,通过三维正演总结了其水平分量异常响应特征,提出了异常体象限确定准则,研究了根据水平分量幅值和异常象限综合求取异常体工具面角的计算方法.将由垂直分量计算得到的每一个视电阻率视为独立异常体,基于K-means聚类算法对相应的水平分量异常曲线特征值进行二分类,实现了全数据集的视电阻率象限自动划分,结合异常工具面角算法研究得出钻孔瞬变电磁视电阻率立体成像方法.最后计算了三维数值模型的立体成像结果,对钻孔径向的小规模低阻异常体取得了良好效果.结果表明:基于K-means聚类算法的钻孔瞬变电磁视电阻率立体成像方法是地球物理与机器学习的有机结合,该方法能够为井下掘进工作面隐伏水害超前探测精细解释提供技术支撑.