煤矿老空水全空间瞬变电磁响应三维数值模拟及应用(英文)
本文选题:老空水 + 矿井瞬变电磁法 ; 参考:《Applied Geophysics》2016年03期
【摘要】:煤矿老空水是煤矿安全的最大隐患。本文对煤矿老空水的全空间瞬变电磁响应特征进行了数值模拟研究。传统的数值模拟方法不能直接模拟井下全空间瞬变电磁场。我们采用了以多组发射线圈代替传统的单发射回线的方式,使在有限差分法直角网格中加载任意方向发射回线,同时根据全空间特点对磁场的z分量算法进行了改进;根据煤矿实际地质资料建立全空间三维地电模型,采用时域有限差分法模拟了含煤地层中不同位置和不同形态老空水模型的全空间瞬变电磁响应,并分析其视电阻率特征。数值模拟结果表明:煤层与其顶底板电性差异对视电阻率分布产生较大影响,致使视电阻率分布呈以巷道迎头为圆心的近似圆形分布;不同位置和不同形态的老空水模型,其视电阻率等值线低阻异常区与其基本吻合,当老空水位于巷道迎头位置一侧时,由于全空间效应的影响,在另一侧产生一范围相对较小的低阻假异常区,但其等值线数值相对较高。将井下瞬变电磁法应用于实际老空水的探测中,探测资料圈定的老空水位置为后期钻探结果所证实,证明了所提出的方法是合理与有效的。
[Abstract]:Old empty water is the biggest hidden danger of coal mine safety. In this paper, the characteristics of the full space transient electromagnetic response of old coal mine water are numerically simulated. The traditional numerical simulation method can not directly simulate the whole space transient electromagnetic field. In this paper, we adopt the method of replacing the traditional single transmitting loop with multi-sets of transmitting coils to load the loop in any direction in the rectangular grid of the finite difference method, and improve the z component algorithm of the magnetic field according to the characteristics of the whole space. Based on the actual geological data of coal mines, a three-dimensional geoelectric model in full space is established. The full space transient electromagnetic response of different positions and different forms of old empty water models in coal-bearing strata is simulated by using finite-difference time-domain method, and its apparent resistivity characteristics are analyzed. The numerical simulation results show that the difference of electrical properties between coal seam and its roof and floor has a great influence on the apparent resistivity distribution, which causes the apparent resistivity distribution to be an approximate circular distribution with the center of roadway at the head of the roadway, and the old hollow water model with different positions and different forms. The low resistivity anomaly area of the apparent resistivity isoline basically coincides with it. When the empty water is located on one side of the head-on position of the roadway, due to the effect of the full space effect, there is a relatively small range of low resistivity false anomaly area on the other side. But its isoline value is relatively high. The downhole transient electromagnetic method is applied to the detection of actual old empty water. The location of the old empty water delineated by the detection data is confirmed by the later drilling results, which proves that the proposed method is reasonable and effective.
【作者单位】: 中国矿业大学资源与地球科学学院;
【基金】:supported by the National Key Scientific Instrument and Equipment Development Project(No.2011YQ03013307) the Project Funded by the Priority Academic Program Development of Jiangsu Higher Education Institutions Key Laboratory of Coal Resources Exploration and Comprehensive Utilization,Ministry of Land and Resources
【分类号】:TD745;P631.325
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,本文编号:1809545
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