掘进工作面直流电法超前探测技术问题探讨

发布时间：2021-04-02 10:33

　　直流电法是目前煤矿掘进工作面超前探测的主要方法,探测效果直接关系煤矿安全生产,对其探测效果有必要做进一步的研究。针对球壳理论,建立了点电源一侧含异常体模型并计算了三维电位值,分析了点电源一侧存在异常体时,在点电源另一侧的电位分布情况,建立了掘进工作面前方不同距离含立方异常体和无限大板状异常体模型;通过数值模拟计算,研究了视电阻率异常范围和异常体实际大小的关系,以及视电阻率异常位置与异常体实际位置的关系;对位于测线不同位置的异常体模型进行了数值模拟计算,研究了该方法对测线前方和对测线下方异常体的探测灵敏度;建立了典型含水体探测模型,进行了仿真计算,并基于几何交汇原理成图,探讨了典型含水体探测效果;最后介绍了2个典型的未成功探测工程实例,将探测结果和前方已知地层富水情况进行了对比说明。研究结果表明:点电源一侧存在异常体时,在点电源另一侧不会产生突变的异常,球壳理论应用计算结果不是太理想;视电阻率异常范围远大于异常体实际大小,视电阻率异常位置与异常体实际位置亦不对应;超前探测结果主要为巷道底板而不是巷道前方地质情况的反映;直流电法巷道掘进工作面超前探测方法探测精度和分辨率均较低,成果图中难以... 

【文章来源】：煤炭科学技术. 2020,48(12)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

直流电法超前探测观测系统

为验证数值模拟算法的正确性，笔者首先对电阻率100Ω·m的均匀全空间中点电流源(即A极)的电位分布进行模拟，模型以掘进工作面A极为原点，x轴正值代表巷道超前方向，z轴正值为顶板方向，均匀全空间电位分布的有限元模拟结果和理论值的对比(图3)，两者基本重合，表明数值模拟算法是正确且具有高精度的。图3 均匀全空间电位分布的理论值和数值模拟结果对比

图2 球壳探测原理理论示意以A极为(0,0)圆心点，在A极右侧x=15～35 m设置了一个边长20 m的立方体低阻异常(视电阻率1"·m)，围岩视电阻率100"·m，检验球壳理论对低阻模型的适用性。数值模拟得到电位分布平面图(图4，蓝色虚线为异常体)。

【参考文献】：
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本文编号：3115119