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《中国矿业大学》 2008年
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巷道掘进工作面瞬变电磁超前探测机理与技术研究

姜志海  
【摘要】: 巷道掘进前方隐伏的导、含水构造极易造成矿井突水事故的发生,对煤矿的安全生产构成了极大的威胁。研究和应用非接触式的地球物理超前探测技术,准确及时地预报掘进前方隐伏的导、含水构造,对于煤矿的防治水工作与安全生产具有十分重要的现实意义。瞬变电磁超前探测技术具有方便快捷、对含水构造反映灵敏、探测距离大等许多优点,目前在我国许多矿区展开了应用,但理论研究相对滞后。本文综合应用数值模拟、物理模拟、井下实体实验等方法与手段,对瞬变电磁超前探测机理与技术进行了系统研究。论文的主要成果及创新点如下: (1)根据煤系地层成层分布的地电断面特征与瞬变电磁井下超前探测方法,提出了全空间磁偶源垂直层理与平行层理的激发概念; (2)基于瞬变电磁场的扩散方程,建立了2.5D时间域瞬变电磁场的有限差分方程,采用余弦滤波技术解决了波数域激发源的设置问题,编制了2.5D全空间瞬变电磁场时间域有限差分程序; (3)运用自编有限差分程序,模拟呈现了磁偶源垂直层理激发与平行层理激发两种方式下全空间瞬变电场的扩散衰减过程,得到了不同地电断面瞬变磁场的响应特征,并根据瞬变电磁超前探测需要解决的地质问题,研究了含断层、陷落柱层状全空间瞬变电磁场的扩散衰减规律与响应特征,进而揭示了瞬变电磁超前探测技术机理; (4)自主设计了含巷道空间的瞬变电磁超前探测物理模拟实验系统,对不同地质构造进行了物理模拟,得到了瞬变电磁超前探测数据采集方式下不同异常体的响应特征; (5)通过井下现场实验,总结分析了掘进机械对瞬变电磁超前探测结果的影响特点,给出了规避其干扰的施工距离。
【学位授予单位】:中国矿业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:P631.325

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 刘向红;张平松;刘盛东;桂和荣;马杰;;国产矿井瞬变电磁仪的性能试验研究——与进口Terratem仪器对比[J];中国地质;2013年03期
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10 吴超凡;胡雄武;刘盛东;王勃;邱占林;;巷道掘进工作面瞬变电磁超前探测模拟及应用[J];中国安全科学学报;2012年09期
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1 肖玉林;刘向红;;TEM在隧道超前地质预报中的应用[A];矿山地质灾害成灾机理与防治技术研究与应用[C];2009年
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1 杨海燕;矿用多匝小回线源瞬变电磁场数值模拟与分布规律研究[D];中国矿业大学;2009年
2 胡博;矿井瞬变电磁场数值模拟的边界元法[D];中国矿业大学;2010年
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5 刘向红;本安型瞬变电磁仪及其探测技术研究[D];安徽理工大学;2009年
6 尚中磊;瞬变电磁法在煤矿矿井中的应用研究[D];太原理工大学;2012年
7 刘小娟;峰峰矿区矿井防治水技术与对策研究[D];河北工程大学;2012年
【参考文献】
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1 武军杰;瞬变电磁新技术在隧道超前地质预报中的应用研究[D];长安大学;2005年
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【共引文献】
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1 谭代明;漆泰岳;;瞬变电磁法数据库系统的开发与应用[J];四川建筑科学研究;2009年02期
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5 林昌洪;谭捍东;舒晴;佟拓;张玉玫;;稀疏测线大地电磁资料三维反演研究:合成算例(英文)[J];Applied Geophysics;2012年01期
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9 李建平,李桐林,张辉,徐凯军;不规则回线源层状介质瞬变电磁场正反演研究及应用[J];吉林大学学报(地球科学版);2005年06期
10 徐凯军;李桐林;;垂直有限线源三维地电场有限差分正演研究[J];吉林大学学报(地球科学版);2006年01期
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4 闫永利;马晓冰;底青云;孔祥儒;高立兵;陈刚;;层状介质二维电阻率扰动反演方法[A];中国科学院地质与地球物理研究所二○○四学术论文汇编·第一卷(地球深部)[C];2004年
5 岳安平;底青云;石昆法;;从CSAMT信号中提取IP信息探讨[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第七卷)[C];2008年
6 薛国强;李貅;;瞬变电磁测深早期数据的修正[A];中国科学院地质与地球物理研究所2008学术论文汇编[C];2009年
7 薛国强;李貅;底青云;;瞬变电磁法正反演问题研究进展[A];中国科学院地质与地球物理研究所2008学术论文汇编[C];2009年
8 底青云;王妙月;王若;王光杰;;长偶极大功率可控源电磁波响应特征研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所2008学术论文汇编[C];2009年
9 李帝铨;王光杰;底青云;王妙月;王若;;基于遗传算法的CSAMT最小构造反演[A];中国科学院地质与地球物理研究所2008学术论文汇编[C];2009年
10 舒梦珵;王真理;张金强;郝天珧;;AVO属性分析方法的改进及其在煤系地层中的应用[A];中国科学院地质与地球物理研究所第十届(2010年度)学术年会论文集(中)[C];2011年
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1 鲁晶津;地球电磁三维数值模拟的多重网格方法及其应用研究[D];中国科学技术大学;2010年
2 李小康;基于MPI的频率域航空电磁法有限元二维正演并行计算研究[D];中国地质大学(北京);2011年
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4 梁盛军;复电阻率法三维正反演问题研究[D];中国地质大学(北京);2011年
5 邓居智;可控源音频大地电磁法三维交错采样有限差分数值模拟研究[D];中国地质大学(北京);2011年
6 张凌云;高密度电阻率勘探反演的非线性方法研究[D];太原理工大学;2011年
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8 朱超;大瑞铁路罗家村隧道地质环境与工程稳定性研究[D];北京交通大学;2011年
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10 张东良;起伏地表条件下的直流电场有限差分数值模拟[D];吉林大学;2011年
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1 孟磊;煤电性参数的实验研究[D];河南理工大学;2010年
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7 范波;深部矿井构造探测与随机隙宽裂隙注浆模型研究[D];河南理工大学;2010年
8 赵伟;高密度电法在煤层底板破坏规律中的应用研究[D];河北工程大学;2010年
9 邹振巍;LTEM-1型瞬变电磁仪控制软件的研究及应用[D];昆明理工大学;2010年
10 刘正;瞬变电磁法大定源回线全区视电阻率计算的研究[D];昆明理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 姜汶泉;刘亚玲;汪林平;;地质雷达在公路隧道超前地质预报中的应用[J];地下空间与工程学报;2008年04期
2 梁新成;黄志刚;朱慧;;VB与Matlab混合编程的研究[J];北京工商大学学报(自然科学版);2007年01期
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8 孙淑琴;改善发射机电流波形的电路设计与实验[J];长春邮电学院学报;2001年02期
9 杨磊;张志峰;敬小勇;;IGBT关断尖峰电压抑制方法的研究[J];船电技术;2009年04期
10 黄兰珍 ,田宪谟;用边界元法求解复杂条件下甚低频法电磁异常[J];成都地质学院学报;1988年02期
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1 孙佳伟;张敏;王红丽;;基于CST软件开发的电磁场与电磁波电化教学库[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2007年
2 何峰;蒋维庆;;矿井音频电透视技术的应用[A];中国煤炭学会第六届青年科技学术研讨会论文集[C];2000年
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1 石显新;瞬变电磁法勘探中的低阻层屏蔽问题研究[D];煤炭科学研究总院;2005年
2 王新建;堤坝集中渗漏温度场探测模型及数值实验[D];河海大学;2006年
3 付志红;电磁探测特种电源技术的研究[D];重庆大学;2007年
4 刘志新;矿井瞬变电磁场分布规律与应用研究[D];中国矿业大学;2008年
5 牛建立;煤层底板采动岩水耦合作用与高承压水体上安全开采技术研究[D];煤炭科学研究总院;2008年
6 谭代明;隧道超前探水全空间瞬变电磁理论及其应用研究[D];西南交通大学;2009年
7 杨海燕;矿用多匝小回线源瞬变电磁场数值模拟与分布规律研究[D];中国矿业大学;2009年
8 胡博;矿井瞬变电磁场数值模拟的边界元法[D];中国矿业大学;2010年
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1 全红娟;多孔径瞬变电磁辐射场的实验研究[D];长安大学;2003年
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8 武军杰;瞬变电磁新技术在隧道超前地质预报中的应用研究[D];长安大学;2005年
9 陈灯;岩土工程地下空区瑞雷波探测技术的研究与应用[D];中南大学;2005年
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【二级引证文献】
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1 胡兵;于景邨;刘振庆;廖俊杰;蒋宗林;;矿井瞬变电磁法探测中低阻屏蔽层影响物理模拟研究[J];工程地球物理学报;2010年06期
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4 李静;刘向红;张平松;王明辉;;矿井瞬变电磁精细探查技术在铁矿防治水中的应用[J];光谱实验室;2013年04期
5 张平松;程桦;吴荣新;郭立全;胡雄武;;巷道掘进瞬变电磁法跟踪超前预报分析[J];地下空间与工程学报;2013年04期
6 吴超凡;邱占林;金其中;;灰岩巷道中矿井瞬变电磁法探水效果分析[J];矿业安全与环保;2013年05期
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9 李展辉;黄清华;;复频率参数完全匹配层吸收边界在瞬变电磁法正演中的应用[J];地球物理学报;2014年04期
10 梁庆华;吴燕清;;矿井瞬变电磁场的倍数现象[J];重庆大学学报;2014年05期
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1 胡博;矿井瞬变电磁场数值模拟的边界元法[D];中国矿业大学;2010年
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1 姜国庆;矿井瞬变电磁法数据处理系统研究[D];山东科技大学;2011年
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1 韩自豪;磁性源瞬变电磁场水平分量响应特征及应用[D];中国地质大学(北京);2009年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李红鹏;隧道地质预报瞬变电磁数据库智能化研究[D];西南交通大学;2014年
2 欧阳晶;隧道全空间瞬变电磁效应一维反演研究[D];西南交通大学;2014年
3 何胜;地面瞬变电磁系统标定的理论研究[D];吉林大学;2014年
4 孙业发;激电效应对中心回线瞬变电磁响应影响研究[D];吉林大学;2014年
5 杨蒙蒙;浅层不均匀体大定源瞬变电磁响应分析[D];吉林大学;2014年
6 徐江;基于人工神经网络电性源半航空视电阻率反演方法研究[D];吉林大学;2014年
7 马静;浅层瞬变电磁信号采集与处理技术研究[D];重庆大学;2008年
8 梁建刚;瞬变电磁勘察煤田采空区的可行性分析[D];中南大学;2009年
9 姜卓娇;基于取样积分技术的瞬变电磁法接收机研制[D];吉林大学;2006年
10 孙丽茹;核磁共振与瞬变电磁联用仪发射装置的研制[D];吉林大学;2008年
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