双巷真三维条件下并行电法透视测试技术研究

发布时间：2017-05-14 18:26

  本文关键词：双巷真三维条件下并行电法透视测试技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着矿井工作面开采水平的延伸和开采深度的增加,煤层回采受水害威胁的程度日益加重,因此对工作面底板隐伏构造和异常含水区域的探测尤为重要。矿井直流电法在煤矿安全开采中的应用较为普及且有效,特别是双巷真三维条件下并行电法透视测试技术能够对工作面底板岩层异常含水区域进行有效探测,具有重要的理论和实践意义。利用直流电法透视时未曾考虑工作面双巷起伏条件,大多建立在理想模型介质条件下进行模拟计算,鉴于煤矿井下现场复杂多变的施工环境及影响因素,立体电法在探测底板岩层赋水性的范围、异常区定位及异常区域的划分等方面具有很大的局限性。现场采集测试数据的反演仅限于是双巷平面间的反演,其结果预测精度降低。 本文基于数值模拟方法,构建平面、复杂起伏形态下多种异常结构反演,讨论了异常体的地电场响应特征,并利用物理模拟手段对数值模拟结果进行验证,分析了真三维条件下双巷电法透视方法的可靠性。结果表明采用供电接收电极三维坐标进行空间反演,提取的数据体的层电阻率,对异常特征进行解释,其效果良好。本文采用立体电法探测系统采集工作面电场分布规律及视电阻率值,基于现场复杂构造采煤工作面地质模型,融入实际地形地貌等地质条件,在数据模型、三维建模方法和可视化技术的基础上,利用三维地质软件带入现场实际复杂地形坐标系,从而可以具有读取地质勘察原始数抓、模拟三维地层、三维地层显示、剖切显示等功能,进行立体电法真三维模拟研究,可以更好地将工作面岩层底板水范围与位置呈现全空间画面,真实反映出复杂构造条件影响下地层实际富水异常区。 通过在皖北五沟煤矿及芦岭煤矿实施的现场对比探测实验,进一步验证了双巷真三维条件下并行电法透视测试技术可靠性,探测出的视电阻率值划分低阻区域与实际钻探揭露涌水量相吻合,更能真实还原出地层复杂条件下工作面内及顶底板岩层赋水区域,探测精度比传统的方法更加准确,对异常区的划分及定性定量评价更为准确,为工作面安全回采过程探测底板水害提供更为有效的技术方法。 论文进一步提出对工作面起伏条件下底板岩层赋水性立体电法透视测试技术的改进与思考,为以后矿井防治水技术的发展拓展研究思路。
【关键词】：底板岩层水害 真三维电法透视技术 空间电阻率 采煤工作面
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P631.3;TD745
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 绪论14-22
• 1.1 研究背景及意义14
• 1.2 直流电阻率法正反演模拟技术现状与发展14-18
• 1.2.1 直流电法国外发展现状14-16
• 1.2.2 直流电法国内发展现状16-17
• 1.2.3 存在的问题17-18
• 1.3 课题研究内容及思路18-22
• 1.3.1 研究主要内容18-19
• 1.3.2 研究的关键技术问题19
• 1.3.3 课题研究思路19-22
• 2 双巷真三维条件下并行电法原理22-42
• 2.1 直流电阻率法的理论基础22-24
• 2.2 真三维并行电法正反演技术24-31
• 2.2.1 直流电法勘探的正演24-28
• 2.2.2 直流电阻率法的反演28-29
• 2.2.3 直流电阻率法反演方法29-31
• 2.3 真三维并行电法透视测试技术原理31-34
• 2.3.1 并行电法透视测试技术的物性基础31-32
• 2.3.2 并行电法透视测试技术数据采集原理32-34
• 2.4 真三维并行电法透视立体反演成像技术34-41
• 2.4.1 复杂坐标关系构建34
• 2.4.2 真三维地形文件拾取34-37
• 2.4.3 真三维数据体反演原理37-39
• 2.4.4 顺层提取结果切片及成图39-41
• 2.5 本章小结41-42
• 3 真三维正反演数值模拟与物理模型实验分析42-74
• 3.1 真三维并行电法正反演数值计算42-57
• 3.1.1 数值软件模拟异常差异的研究42-45
• 3.1.2 正反演模拟数据的输入45
• 3.1.3 正反演数值模拟演算及剖析45-56
• 3.1.4 本章小结56-57
• 3.2 真三维条件物理模拟试验研究57-72
• 3.2.1 简单地形条件下物理模拟实验57-62
• 3.2.2 复杂地形条件下物理模拟实验62-68
• 3.2.3 山坡起伏地形物理模拟实验68-72
• 3.3 本章小结72-74
• 4 双巷真三维条件下并行电法技术实例与分析74-88
• 4.1 五沟煤矿1023工作面底板富水性探测结果对比分析74-81
• 4.1.1 1023工作面地质概况74-75
• 4.1.2 现场布置及数据采集75-76
• 4.1.3 探测成果成图76-81
• 4.1.5 综合结论分析81
• 4.2 芦岭煤矿Ⅱ10422工作面底板物探结果对比分析81-86
• 4.2.1 工区范围与地质任务81-82
• 4.2.2 现场布置及数据采集82
• 4.2.3 探测成果成图82-84
• 4.2.4 探测结果分析84-85
• 4.2.5 综合结论分析85-86
• 4.3 本章小结86-88
• 5 真三维条件下并行电法透视技术验证及分析88-98
• 5.1 研究矿区工作面底板岩层赋水性探测分析88-96
• 5.1.1 五沟矿1023 工作面顶底板探测结果验证对比分析88-94
• 5.1.2 芦岭煤矿Ⅱ1042中工作面底板物探结果验证对比分析94-96
• 5.2 双巷真三维条件下并行电法透视测试技术研究方法总结96-98
• 6 结论与展望98-100
• 6.1 研究结论98-99
• 6.2 技术展望99-100
• 参考文献100-104
• 致谢104-106
• 作者简介及读研期间主要科研成果106

【参考文献】

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本文编号：365953