地面—巷道直流电法探测技术研究

发布时间：2017-06-09 07:07

  本文关键词：地面—巷道直流电法探测技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：探明井下巷道附近断层、陷落柱等导含水构造,是矿井水害防治工作的重中之重。在井下巷道中布置供电电极的矿井直流电法,已成为矿井水文物探的主要方法之一,而受井下施工环境影响,仍不能完全满足精细探测的需求且存在一定隐患。鉴于此,本文提出了一种在地面布置供电电极,建立稳定人工电流场,在井下巷道中布置测量电极的地面-巷道直流电法探测技术。在传统电法装置类型的基础上,提出了地面-巷道直流电法的工作方式,阐述了其相对于传统电法的改进与优点,根据地面偶极源地下电流场基本方程,推导了球体异常模型的场分布方程,研究了地面供电、巷道中测量的地电场响应特征。基于COMSOL仿真软件,对典型异常体在地面供电、井下巷道测量的稳定电流场中的响应特征进行了正演数值模拟,分别研究了背景场、含巷道空间背景场、巷道不同方位球体异常与板状异常的电场响应规律。模拟结果表明:低阻、高阻异常在探测电位剖面曲线上均有良好的异常响应,低阻异常响应更为明显,从理论上说明了地面-巷道直流电法对于井下含水构造探测的可行性。根据物理模拟相似性原则,以沙槽、水槽模拟围岩环境,以铜柱、PC板模拟典型异常体在实验室对该方法进行了物理模拟实验。结果显示:该方法观测方式下,巷道前方、旁侧异常体均存在明显的响应幅值,与正演模拟的结果基本一致。在山西朔州某煤矿进行了该方法的实际探测试验,所测得的视电阻率数据、极化率数据较好的反应出了已知的含水采空区的分布范围,证实了该方法的实际可行性。
【关键词】：地面-巷道直流电法 正演 电场异常响应 物理模拟 试验
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD745;P631.3
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 变量注释表16-17
• 1 绪论17-22
• 1.1 选题的背景及意义17-18
• 1.2 地面-巷道直流电法研究现状18-21
• 1.3 本文研究的主要内容21-22
• 2 地面-巷道直流电法方法技术22-29
• 2.1 地面-巷道直流电法探测方法与装置类型22-23
• 2.2 地面-巷道直流电法地电场分布特征23-26
• 2.3 地面-巷道直流电法理论探测效果与极距选择26-28
• 2.4 本章小节28-29
• 3 典型异常体异常电场响应特征29-56
• 3.1 有限元法29-30
• 3.2 COMSOL正演30-32
• 3.3 地电模型32-34
• 3.4 背景与巷道电场模拟34-37
• 3.5 球体异常电场模拟37-48
• 3.6 板状异常电场模拟48-55
• 3.7 本章小结55-56
• 4 物理模拟实验56-64
• 4.1 物理模拟相似性准则56-57
• 4.2 实验方案57-58
• 4.3 沙槽模拟实验58-61
• 4.4 水槽模拟实验61-63
• 4.5 本章小节63-64
• 5 应用实例64-69
• 5.1 试验内容64-66
• 5.2 试验结果66-68
• 5.3 本章小结68-69
• 6 结论69-71
• 6.1 全文总结69
• 6.2 今后工作建议69-71
• 参考文献71-74
• 作者简历74-76
• 学位论文数据集76

【参考文献】

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1 陈锡栋;杨婕;赵晓栋;范细秋;;有限元法的发展现状及应用[J];中国制造业信息化;2010年11期

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本文编号：434661