环工作面电磁法底板突水监测技术研究

发布时间：2017-04-03 07:10

  本文关键词：环工作面电磁法底板突水监测技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：传统的物探方法如直流电法，瞬变电磁法，，无线电波透视，震波CT等只是在某个时刻对工作面底板做静态的观测。工作面回采过程中，随着底板应力的释放，底板含水构造或裂隙会在底板承压水的作用下不断向上发育成为导水通道,最后冲破隔水层造成矿井底板突水事故。工作面底板的含水构造或裂隙是随着工作面回采不断变化的，因此需要一种方法能够对底板含水构造或裂隙的发育进行长期实时的监测，针对以上问题论文提出了采用环工作面电磁法对工作面底板突水进行监测的技术研究。 论文借鉴地面大定源回线瞬变电磁理论基础，根据采煤工作面的实际施工环境，提出了环工作面电磁法底板突水监测的研究思路。从理论研究、数值模拟和物理模拟实验等方面对环工作面电磁法做了大量研究工作，利用数值模拟结果，分析了环工作面电磁法在全空间层状介质、不同位置异常体、不同深度异常体、多个异常体存在时磁场强度在不同测线、不同测点的衰减变化情况及磁场强度在二维平面上的分布规律。通过物理实验模拟了均匀全空间，不同位置异常体、不同深度异常体的响应。通过数值模拟和物理实验结果分析，在环工作面回线内任一点接收到的感应信号对工作面底板下的不同含水异常体都有较明显的响应，可用于预测工作面底板的突水信息，为环工作面电磁法观测系统的设计提供了理论依据。根据数值模拟及物理模拟实验结果，提出了环工作面电磁法底板突水监测系统。结合底板含水裂隙顶部与底板之间的距离大小，提出了利用电磁响应信号来表述底板突水系数的方法，并将电磁响应突水系数划分为三级突水预测阈值：突水提醒阈值、突水警告阈值、突水报警阈值。 通过以上研究，验证了环工作面电磁法底板突水监测技术的可行性，为后续的仪器研制和实际应用奠定了坚实的理论基础。
【关键词】：底板突水 环工作面电磁法 数值模拟 物理模拟
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD745;P631.325
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-11
• 图清单11-15
• 表清单15-17
• 变量注释表17-18
• 1 绪论18-23
• 1.1 研究背景及意义18-19
• 1.2 国内外研究现状19-22
• 1.3 研究内容22-23
• 2 环工作面电磁法理论23-34
• 2.1 磁偶极子激发的电磁场23-26
• 2.2 环工作面电磁法激发的电磁场26-28
• 2.3 环工作面电磁法电磁场的求解28-29
• 2.4 有限元电磁场分析基本原理29-33
• 2.5 本章小结33-34
• 3 环工作面电磁法数值模拟34-66
• 3.1 模型设计34-35
• 3.2 模拟方案35
• 3.3 全空间层状介质响应特征35-37
• 3.4 不同深度异常体响应特征37-47
• 3.5 不同位置异常体响应特征47-61
• 3.6 多个异常体响应特征61-64
• 3.7 本章小结64-66
• 4 环工作面电磁法物理模拟66-83
• 4.1 物理模拟相似性准则66-68
• 4.2 物理模拟实验方案设计68-69
• 4.3 均匀全空间响应特征69-70
• 4.4 不同位置异常体响应特征70-74
• 4.5 不同深度异常体响应特征74-82
• 4.6 本章小结82-83
• 5 环工作面电磁法监测技术83-90
• 5.1 环工作面电磁法监测系统83-84
• 5.2 突水系数及阈值确定84-87
• 5.3 突水系数阈值实例计算87-88
• 5.4 本章小结88-90
• 6 结论与展望90-93
• 6.1 研究结论90-91
• 6.2 展望91-93
• 参考文献93-96
• 作者简历96-98
• 学位论文数据集98

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 嵇艳鞠;林君;王忠;;瞬变电磁接收装置对浅层探测的畸变分析与数值剔除[J];地球物理学进展;2007年01期

2 王东伟;刘志新;许云磊;武俊文;;金属体支护下煤层工作面瞬变电磁探测技术研究[J];矿业安全与环保;2012年03期

3 李貅;武军杰;曹大明;沈梅芳;李超;;一种隧道水体不良地质体超前地质预报方法——瞬变电磁法[J];工程勘察;2006年03期

4 张卫;林承灏;于仲;苏园鹏;杨华忠;;工作面顶板富水区的矿井瞬变电磁法探测[J];煤炭技术;2012年01期

5 李沛涛;武强;崔芳朋;吴晓利;;煤层底板突水定量预测评价研究[J];煤炭科学技术;2011年10期

6 靳德武;刘英锋;冯宏;刘再斌;苏建国;张小鸣;;煤层底板突水监测预警系统的开发及应用[J];煤炭科学技术;2011年11期

7 于景惃;刘志新;刘树才;汤金云;;深部采场突水构造矿井瞬变电磁法探查理论及应用[J];煤炭学报;2007年08期

8 施龙青;;底板突水机理研究综述[J];山东科技大学学报(自然科学版);2009年03期

9 刘继东;地面大回线源在地下形成的瞬变电磁场的反演研究[J];物探化探计算技术;1998年02期

10 薛国强,宋建平,李貅;大回线源瞬变电磁场反射系数序列的数值分析[J];西安石油学院学报(自然科学版);2003年06期

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1 李建慧;基于矢量有限单元法的大回线源瞬变电磁法三维数值模拟[D];中南大学;2011年

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本文编号：283908