地面—巷道瞬变电磁探测技术研究
本文关键词： 地面—巷道瞬变电磁法 防治水 采空区 水文物探 矢量有限元 出处：《中国矿业大学》2016年博士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：当前,我国矿井突水事故频发,对隐蔽致灾水源探测技术的要求越来越高。地面水文物探技术只能作为制定采区防治水规划的参考资料,还达不到矿井防治水工作精细勘查的要求;矿井水文物探技术相比地面而言,探测精度有了很大提高,但也存在一定问题。为满足矿井防治水精细探查的技术要求,兼取地面、矿井瞬变电磁法的优点,提出了地面—巷道瞬变电磁探测技术,该技术具有发射信号强,接收距异常体近,耦合能力强,分辨率高等特点。本文通过理论分析、数值模拟及物理模型试验等方法对地面—巷道瞬变电磁探测技术的理论与方法进行了研究,主要内容如下:1、完善了地面—巷道瞬变电磁探测技术的工作方法。提出煤矿基建及生产过程中在井田范围内地面选取合理位置铺设若干发射线框,依据生产进度及地质条件变化,在巷道内实时或分时段采集感应信号的高精度地面—巷道瞬变电磁水文异常探测方法。2、以麦克斯韦方程组为基础,推导出了地面—巷道瞬变电磁的电磁场各分量的表达式;基于Hankel变换和Cosine变换系统研究了空间电磁场的计算方法,并利用贝塞尔函数的一阶近似条件,变双重贝塞尔函数为单重贝塞尔函数,实现了非回线中心点,即任意点电磁场分量的计算。3、基于一维层状模型,模拟计算了不同深度上磁场分量在时间域和随偏移距的响应特征。结果表明,在早期,瞬变电磁场由浅至深、由回线边缘至回线中心逐步扩散,而在晚期,在整个扩散区域的瞬变电磁场在垂向上趋于均匀;不同深度上的瞬变电磁响应信号存在明显差异,说明了地面—巷道瞬变电磁法的理论可行性。4、基于矩形发射线框的瞬变电场的扩散方程,编写了地面—巷道瞬变电磁矢量有限元模拟程序,进行了常规和地面—巷道瞬变电磁的三维数值模拟,分析了地面—巷道方式下低阻异常体的瞬变电磁场时空响应特征。模拟结果表明:相对地面瞬变电磁而言,地面—巷道瞬变电磁具有更高的分辨率。5、将研究结果应用于山西某矿采空区探测工程实践,资料解释中根据阻尼最小二乘反演理论,实现了地面—巷道瞬变电磁法的反演解释,成功圈定了采空区范围,探测精度较地面瞬变电磁法有较大的提高。
[Abstract]:On the basis of Maxwell ' s equations , this paper presents a method for detecting the electromagnetic field of ground - tunnel transient electromagnetic field . Based on the finite element simulation program of ground - tunnel transient electromagnetic vector , the transient electromagnetic field space - time response characteristics of the ground - tunnel transient electromagnetic are analyzed . The simulation results show that the ground - tunnel transient electromagnetic has a higher resolution than the ground transient electromagnetic .
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD745;P631.325
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 李实,李创社,张彦鹏,张鹏飞,宋建平;工程勘探瞬变电磁仪关键技术研究[J];煤田地质与勘探;2001年01期
2 谭国贞;付志红;周雒维;罗强;;瞬变电磁发射机控制系统设计[J];电测与仪表;2006年03期
3 张根良;;瞬变电磁技术在煤矿井下的应用[J];河北煤炭;2007年04期
4 李亚南;张小路;;瞬变电磁信号的分形特征及其应用[J];桂林工学院学报;2007年04期
5 孙吉益;;瞬变电磁技术在邢台矿井下应用效果[J];河北煤炭;2008年02期
6 高级;崔若飞;刘伍;;矿井瞬变电磁数据处理解释及显示技术研究[J];煤炭科学技术;2008年07期
7 王学振;;降低铁路对瞬变电磁探测干扰的试验[J];中州煤炭;2009年08期
8 赵立松;;瞬变电磁技术在含水地质体探测中的应用[J];河北煤炭;2011年04期
9 姚小帅;申青春;杨培;郝会安;伊晓子;;瞬变电磁技术在井下水文孔选址中的应用[J];中州煤炭;2012年06期
10 顾义东;;矿用瞬变电磁仪[J];工矿自动化;2013年09期
相关会议论文 前10条
1 戚志鹏;李貅;;瞬变电磁脉冲压缩技术研究[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
2 李貅;戚志鹏;刘银爱;汝亮;吴琼;马炳镇;;航空瞬变电磁合成孔径快速成像方法研究[A];中国地球物理2010——中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集[C];2010年
3 郭文波;李貅;薛国强;刘银爱;;瞬变电磁相关合成技术研究[A];中国地球物理2010——中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集[C];2010年
4 史渊;肖恒训;;瞬变电磁探测技术在煤矿水患探测中的应用[A];创新推动新型煤炭工业体系建设和安全健康发展——2010年湘赣皖闽苏等多省（市）煤炭学会学术交流暨湖南省煤炭科技论坛论文集[C];2010年
5 苏茂鑫;李术才;李貅;张庆松;薛翊国;邱道宏;;瞬变电磁三维成像技术在地质预报中的应用[A];全国地下工程超前地质预报与灾害治理学术及技术研讨会论文集（Ⅰ）[C];2009年
6 陈卫营;薛国强;李海;周楠楠;闫述;李梅芳;;电性源瞬变电磁近场区响应特征[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
7 孙怀凤;李术才;李貅;戚志鹏;苏茂鑫;薛翊国;;隧道瞬变电磁三维探测[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
8 丁世荣;;地下阶跃磁偶极源激发下球形地质体的瞬变电磁响应[A];1996年中国地球物理学会第十二届学术年会论文集[C];1996年
9 林君;于生宝;嵇艳鞠;王忠;李慧;王艳;;瞬变电磁探测系统研究的新进展[A];中国地球物理学会第二十届年会论文集[C];2004年
10 杜木民;李玉宝;;井下瞬变电磁探水技术初探[A];河北省煤炭工业科学技术工作会议论文集[C];2006年
相关重要报纸文章 前7条
1 王洪涛邋牛秋福;瞬变电磁技术破解矿井透水难题[N];中国企业报;2007年
2 张宏新邋李志勇;白庄矿瞬变电磁勘探填补国内空白[N];经理日报;2007年
3 梁文君邋 王洪涛 牛秋福;瞬变电磁技术破解煤矿井下防探水难题[N];中华工商时报;2007年
4 本报记者;总局物探院完成三个瞬变电磁勘探项目[N];中煤地质报;2010年
5 文物;保水采煤，鱼与熊掌兼得[N];中国煤炭报;2010年
6 张素琴;瞬变电磁仪助山西212队竞争市场项目[N];地质勘查导报;2010年
7 本报记者 王冰;戮力同心 砥砺前行[N];中煤地质报;2012年
相关博士学位论文 前10条
1 李琳琳;半航空瞬变电磁发射机关键技术研究[D];成都理工大学;2015年
2 焦险峰;地面—巷道瞬变电磁探测技术研究[D];中国矿业大学;2016年
3 赵越;航空瞬变电磁三维成像解释方法研究[D];长安大学;2016年
4 陈曙东;直升机瞬变电磁系统响应计算与地回线标定[D];吉林大学;2012年
5 梁庆华;矿井全空间小线圈瞬变电磁探测技术及应用研究[D];中南大学;2012年
6 周逢道;海洋瞬变电磁探测发射技术研究[D];吉林大学;2010年
7 戚志鹏;瞬变电磁三维合成孔径延拓成像方法研究[D];长安大学;2011年
8 万玲;地下水磁共振与瞬变电磁联合反演方法及探测系统研究[D];吉林大学;2013年
9 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
10 嵇艳鞠;浅层高分辨率全程瞬变电磁系统中全程二次场提取技术研究[D];吉林大学;2004年
相关硕士学位论文 前10条
1 宋磊;考虑激电效应的瞬变电磁三维正演研究[D];中国地质大学(北京);2015年
2 刘二萌;瞬变电磁时域有限差分正演模拟[D];长安大学;2015年
3 姚伟华;瞬变电磁法矢量有限元三维正演研究[D];长安大学;2015年
4 苏发;半航空时间域瞬变电磁接收系统设计[D];吉林大学;2016年
5 杨宇;基于感性负载的瞬变电磁发射波形调控技术研究[D];吉林大学;2016年
6 翟健健;核磁共振与瞬变电磁在沪昆高铁隧道涌水探测中的应用[D];吉林大学;2016年
7 徐正玉;地—井瞬变电磁时域有限差分三维数值模拟[D];东华理工大学;2016年
8 钟超;井下大功率脉冲场源的时钟同步与信号采集研究[D];长江大学;2016年
9 高瑜;隧道超前预报中的固源瞬变电磁正演方法[D];山东大学;2016年
10 王世睿;隧道掌子面—钻孔瞬变电磁超前探测方法与试验研究[D];山东大学;2016年
，本文编号：1458333
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/diqiudizhi/1458333.html
