煤矿隐蔽水源TEM偶极装置探测物理模拟及应用
发布时间：2020-07-25 08:55
【摘要】：矿井水害是煤矿安全生产的重要威胁之一,而大多数矿井水害可以通过提前预测来避免事故发生。矿井瞬变电磁法是井下常用超前探测物探方法,该方法的研究大多数集中于重叠回线装置,偶极装置研究较少。然而偶极装置由于发射线圈与接收线圈分离,其受一次场影响较小,相对于重叠回线装置有较大优势。系统研究该方法必将丰富我国矿井隐蔽水源预测预报的技术手段,从而提高矿井防治水的技术水平。为了研究瞬变电磁法偶极装置探测的瞬变响应规律,依据典型矿井灾害水源特征和物理模拟相似性准则,建立矿井灾害水源地质模型进行物理模拟实验,并采用重叠回线装置进行对比试验研究。实验内容包括偶极装置记录点定位、偶极距、分辨率以及探测深度等相关问题,总结偶极装置的工作特点,并进行矿井实验来进行验证。研究结果表明:以发射线圈中心为记录点和以接收线圈中心作为记录点均不能准确判断异常体位置,而以发射线圈和接收线圈的中点作为记录点,可以准确判断异常体位置;偶极距为40cm时相比偶极距为30cm得到的电位剖面曲线图幅值大,说明感应信号更强,偶极距为50cm时,曲线基本趋于平缓,单峰异常形态不明显,不能判断出异常体的具体位置,说明50cm偶极距并不如30cm偶极距和40cm偶极距条件下瞬变电磁响应明显,得出最佳偶极距40cm;当异常体模型形态和组合发生变化时,偶极装置分辨率明显高于重叠回线装置;相同条件下,偶极装置探测深度没有重叠回线装置探测深度深,感应信号没有重叠回线装置强。通过矿井探测实例得出偶极装置比重叠回线装置分辨率高,与物理模拟实验结果相符,从而证明该方法的可行性。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD745.2
【图文】：
实际勘探中一般忽略它的影响。井瞬变电磁法施工技术（Construction Technolont Electromagnetic Method）煤系地层的沉积序列比较清晰，其电导率在横向上相对比定变化的规律。基于此，探测巷道迎头及左右侧帮区域，，如图 2-1 所示，给出扇形视电阻率等值线图，可以推断、空间范围及其和地层导通情况。双“烟圈效应“原理推算出“烟圈”将沿 47°倾斜锥面扩故对每一个探测点设计采用顶板 45°、顺层 90°、底板 1 所示。采用 45°角度变化法遵循“烟圈效应”，可以避免出方有效区域的全覆盖探测，准确收集地质信息，确保地质若岩层倾角为 ，对于顶板、顺层、底板的探测角度需要做05 ，090 和0135 ，确保线圈法线方向始终与岩7]。
图 3-1 异常体物理模型Figure 3-1 Models of anomalous bodies表 3-1 异常体模型参数Table3-1 Parameters of models of anomalous bodies体模型 规格 电导率（σ/（s型 1 4cm×10cm 1.56×10型 2 4cm×15cm 1.56×10型 3 4cm×20cm 1.56×10型 4 5.5cm×20cm 1.56×10型 5 6.5cm×20cm 1.56×10数设计物理模拟相似性准则可知为保证实验室物理模拟结果，选取线性比例尺 k=10。物理模拟探测装置包括偶极用 20cm×20cm×40 匝和 20cm×20cm×60 匝回线分别作
Table3-1 Parameters of models of anomalous bodies异常体模型 规格 电导率（σ/（s·m-1））模型 1 4cm×10cm 1.56×107模型 2 4cm×15cm 1.56×107模型 3 4cm×20cm 1.56×107模型 4 5.5cm×20cm 1.56×107模型 5 6.5cm×20cm 1.56×1073.2.2 线圈参数设计由 3-1 节物理模拟相似性准则可知为保证实验室物理模拟结果与矿井实际探测情况一致，选取线性比例尺 k=10。物理模拟探测装置包括偶极装置和重叠回线装置均采用 20cm×20cm×40 匝和 20cm×20cm×60 匝回线分别作为发射线圈和接收线圈，由直径为 0.33mm 的漆包线制成，如图 3-2，具体规格参数详见表3-2。
本文编号：2769609
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD745.2
【图文】：
实际勘探中一般忽略它的影响。井瞬变电磁法施工技术（Construction Technolont Electromagnetic Method）煤系地层的沉积序列比较清晰，其电导率在横向上相对比定变化的规律。基于此，探测巷道迎头及左右侧帮区域，，如图 2-1 所示，给出扇形视电阻率等值线图，可以推断、空间范围及其和地层导通情况。双“烟圈效应“原理推算出“烟圈”将沿 47°倾斜锥面扩故对每一个探测点设计采用顶板 45°、顺层 90°、底板 1 所示。采用 45°角度变化法遵循“烟圈效应”，可以避免出方有效区域的全覆盖探测，准确收集地质信息，确保地质若岩层倾角为 ，对于顶板、顺层、底板的探测角度需要做05 ，090 和0135 ，确保线圈法线方向始终与岩7]。
图 3-1 异常体物理模型Figure 3-1 Models of anomalous bodies表 3-1 异常体模型参数Table3-1 Parameters of models of anomalous bodies体模型 规格 电导率（σ/（s型 1 4cm×10cm 1.56×10型 2 4cm×15cm 1.56×10型 3 4cm×20cm 1.56×10型 4 5.5cm×20cm 1.56×10型 5 6.5cm×20cm 1.56×10数设计物理模拟相似性准则可知为保证实验室物理模拟结果，选取线性比例尺 k=10。物理模拟探测装置包括偶极用 20cm×20cm×40 匝和 20cm×20cm×60 匝回线分别作
Table3-1 Parameters of models of anomalous bodies异常体模型 规格 电导率（σ/（s·m-1））模型 1 4cm×10cm 1.56×107模型 2 4cm×15cm 1.56×107模型 3 4cm×20cm 1.56×107模型 4 5.5cm×20cm 1.56×107模型 5 6.5cm×20cm 1.56×1073.2.2 线圈参数设计由 3-1 节物理模拟相似性准则可知为保证实验室物理模拟结果与矿井实际探测情况一致，选取线性比例尺 k=10。物理模拟探测装置包括偶极装置和重叠回线装置均采用 20cm×20cm×40 匝和 20cm×20cm×60 匝回线分别作为发射线圈和接收线圈，由直径为 0.33mm 的漆包线制成，如图 3-2，具体规格参数详见表3-2。
【参考文献】
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1 代英玲;基于偶极和大定源装置的瞬变电磁数据处理方法研究[D];吉林大学;2008年
本文编号：2769609
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