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瞬变电磁法在煤矿矿井中的应用研究

尚中磊  
【摘要】:在煤矿生产掘进时,前方未知的导、含水构造、废弃充水巷道及含水老空区极易造成煤矿矿井突水事故的发生,对矿工的生命安全及煤矿的安全生产构成了极大的威胁。进行非接触式的时间域矿井瞬变电磁法探测技术的研究和应用,对掘进前方隐伏的导、含水构造及含水巷道、采空区及时准确地提前预报,对于煤矿的安全生产与防治水工作具有十分重要的现实意义和社会意义。矿井瞬变电磁探测技术具有对含水构造及含水采空区反映灵敏、体积效应小、施工方便快捷、探测距离大等许多优点,目前我国在许多矿区展开了应用,但矿井瞬变电磁理论研究相对滞后,井下大型低阻金属体对探测结果影响研究效果还不是很明显。本论文综合应用数值模拟分析、井下实体实验等方法与手段,系统的研究了矿井瞬变电磁探测机理与技术。论文的主要成果如下: (1)瞬变电磁法应用于煤矿矿井工程中探测时,激励源将在发射线框的前方和后方都产生感应涡流,基本上可以将仪器接收的信号看作是两个导电半空间信号叠加而成,本文借鉴全空间瞬变电磁场的响应基本理论公式,运用德国CST全空间瞬变电磁模拟软件,模拟了均匀介质中不同电阻率的围岩,全空间瞬变电场的电压衰减曲线,并根据矿井瞬变电磁超前预报需要解决的地质问题,模拟研究了不同阻值、不同尺寸、离发射线圈不同距离低阻体的全空间瞬变电磁场曲线的响应特征,对矿井瞬变电磁法勘探的实际应用起到一定的理论指导。 (2)通过井下现场实验,总结分析了与掌子面距离不同时,同一个大型低阻金属掘进机械,对矿井瞬变电磁超前探测结果的拟视电阻率等值线剖面图的影响特点,给出了规避其干扰的施工距离。


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