基于瞬变电磁数据修正的同富新煤矿水害预测研究

发布时间：2020-08-10 21:40

【摘要】：水害是影响煤矿安全生产的重要因素之一,在煤矿生产掘进中常常发生突水、透水事故,不仅影响到了矿井正常生产,甚至可能造成工作人员伤亡。因此研究矿井生产掘进过程中巷道前方水体的分布规律,对于指导矿井安全掘进,保障矿井安全生产有着重要的意义。由于瞬变电磁勘探对介质的电阻率变化比较敏感,与其他勘探方法相比灵敏度更高,因此,瞬变电磁法探测为掘进巷道超前探中重要的物探方法。首先,通过对全空间条件下同富新煤矿地层背景地质噪音进行模拟计算,得到全空间条件下同富新煤矿的背景响应曲线。之后对中国山西省临汾市同富新煤矿10201工作面辅助运输顺槽进行了三组瞬变电磁探测,通过同富新煤矿的背景响应曲线对实测数据进行校正,并使用校正后的结果对瞬变电磁超前探测进行地质预报,在此基础上,通过实际揭露结果对探测结果进行验证,事实证明校验后的数据得到的超前预报结果更为准确。因此,瞬变电磁勘探作为巷道超前探测中重要的物探方法,采用校正后的物探数据可以更为准确的反演分析含水体分布,通过验证分析可以对这个方法的准确性进行验证,这对于矿井安全生产提供了更有力的保障。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P631.325;TD745
【图文】：

瞬变电磁法,工作原理,瞬变电磁场,源线

法的原理（Principle of Transient 法勘探基本原理要存在两种形式的场源[42,43]：第一种是磁源线形式为接地电极。为了表述方便，我们谈瞬变电磁场[44-47]。、电导率为的地平面上一个面积为 S 矩形见式(2-1)：的电流断开之前时（t＞0 时），回线的周围场，如图 2-1 所示：( )( )0( 0)0tI tI t <= ≥

扩散形式,关断,磁场

图 2-2 关断后磁场的扩散形式Figure 2-2 Diffusion of magnetic field after turn-off如果在瞬变电磁探测过程中，当地下一个良好的导体尺寸增加时，其导电性也随之增加，这种情况下就会产生强度较大的瞬变电磁场，同时电磁场损失也会相应减小，这使电磁波的衰减速度变慢，延迟电压的速度会减小。根据这种情况下电磁场的性质，可以通过特定的仪器对这一衰减规律进行记录，通过这种办法地底待测地质体的导电性就可以得出，地质体的位置、形状和深度可以通过瞬变场的传播特性来得出，之后我们可以通过数据解释、成像和现场实测相结合，判断地底低阻异常体是否存在[49]。接收机观测到的感应电动势 V（t）与磁场 B（t）的关系为：(2-2)其中接收线圈切割的总磁通量为，接收线圈的有效面积为 q。感应电动势与磁场的关系成比例变化，感应电压可表达为：3213( )k Iqv tσ= (2-3)( )( )d dB tv t qdt dtφ= =

波形图,激励波形,双极性,激励场

性梯形脉冲系列常常被使用。下面我们会对这三种激励场波形的波形表达式和激励图形进行介绍[51]：（1）双极性矩形脉冲。其傅里叶级数表达式为：(2-4)式中：H0为脉冲磁场的幅值；δ=2d/T，T 为脉冲系列的重复周期，d 为单个脉冲持续时间；ω0=2π/T。（2）双极性半正弦脉冲。它可表示为：(2-5)其中：Fn=8δcosπδπ(1-4n2δ2)，δ=d/T。（3）双极性梯形脉冲系列。它可表示为：(2-6)这三种激励场的波形图如下所示：( )n=1,3..0 0.1d / 2H t = 4H cosnw tnsin(npp )∞∑( )1 01,3n 0nH t H F cosnw t∞= …= ∑( )( ) ( )( )1,3,...0 0 01 0002sin / 2 sin / 2 cos/ 22nd dn d n d d n tH t HTn dn d dω ω ωωω∞= = ′ ′′ ′′∑

【参考文献】