Der optimierte Einsatz des elektromagnetischen Induktionsverfahrens unter Tage

摘要

Die Arbeit beschäftigt sich mit der Anwendung des elektromagnetischen Induktionsverfahrens unter Tage im Salinar sowie der Auswertung und Interpretation der unter Tage gewonnenen Messdaten. Es werden die speziellen Vollraumverhältnisse berücksichtigt, d.h. die räumliche Lage eines Störkörpers (z.B. Laugenreservoir) kann beliebig sein. Einfache analytische Lösungen (Vollraum, Schichtmodell) werden genutzt, um Effekte des Vollraumes im Vergleich zum Halbraum abzuschätzen. Dafür werden realistische Messparameter (Messfrequenz: 10 kHz, Spulenabstand: 20 m) angenommen. Die analytischen Lösungen werden weiterhin zur Überprüfung des Berechnungsalgorithmus eines numerischen 3D-Finite-Differenzen-Programm verwendet. Es werden spezielle Effekte, wie der Einfluss des Stoßes oder die Wirkung von Streckeneinmündungsbereiche untersucht. Als Ausgangsmodell zur Simulation von Laugenreservoiren wird ein Basismodell konstruiert. Dazu dient ein Störkörper mit der Geometrie eines Würfels (Kantenlänge: 50 m), der 2,5 m vom Messniveau entfernt ist und einen spez. Widerstand von 1 Ohmm besitzt. Dieses Modell ist in allen untersuchten Spulenkonfigurationen (horizontal koplanar, vertikal koplanar, vertikal koaxial) deutlich zu erkennen und zeigt für jede Konfiguration eine typische Kurvenform. Die Geometrie des Basismodells (Breite des Störkörpers, Höhe des Störkörpers, Entfernung des Störkörpers vom Spulensystem) wird systematisch verändert, um die Detektierbarkeit für das verwendete Messgerät zu untersuchen. Das Basismodell wird um einen weiteren Störkörper, der eine Sohle simuliert, erweitert. Die Sohle beeinflusst die Amplitude z.T. wesentlich, verändert aber den qualitativen Kurvenverlauf der charakteristisch für die jeweilige Konfiguration ist kaum. Eine eindeutige Lokalisierung des Störkörpers im Raum ist mit einer zusätzlichen Messung in minimaler Spulenkopplung möglich. Anhand der charakteristischen Kurvenform kann bereits aus einer maximal gekoppelten Spulenanordnung geschlossen werden, ob sich ein Störkörper über, unter bzw. seitlich des Spulensystems befindet; die Angabe der räumlichen Lage ist zweideutig. Mit einer minimal gekoppelten Spulenanordnung wird in der IP-Komponente eine markante Anomalie gemessen, mit der der Störkörper eindeutig zugeordnet werden kann. Praktische Messungen erfolgten in der Grube Bischofferode im ehemaligen Kali-Südharzrevier entlang von mehreren Mess-Strecken. Im Nordfeld der Grube wurde ein voluminöses Laugenreservoir mit einem spez. Widerstand von 3 Ohmm bestimmt. Diesem anomalen Bereich schloss sich ein Streckenbereich an, der sich homogen mit einem mittleren spez. Widerstand von 60 Ohmm abzeichnete. Im Vergleich zu anderen geophysikalischen Methoden kommt das elektromagnetische Induktionsverfahren ohne aufwendige Installationen aus, so dass es schnell einsatzbereit ist. Durch gezielte Auswahl der Frequenzen und eine sinnvolle Schrittweite, kann eine zusätzliche Erhöhung des Messfortschrittes erreicht werden. Das wurde für Untersuchungen in einem weiteren Grubenfeld ausgenutzt, um die Leitfähigkeitsverhältnisse schnell zu erfassen. Ein über 400 m langes Profil konnte innerhalb von 3,5 h Stunden, bezüglich seiner Leitfähigkeitsverteilung untersucht werden.