矿井三维直流电法勘探技术研究及应用

发布时间：2021-10-18 10:16

　　目前，我国一些主要煤炭生产基地的上组煤已经开发殆尽，急需大规模开采下组煤，而下组煤距强含水层—奥陶系灰岩的距离十分有限，这一距离在大多数煤矿仅30m左右；而在煤矿重特大水害事故中，除老空区透水事故外，奥陶系灰岩岩溶水通过某种垂向导水通道，如断层、陷落柱、裂隙等，突入矿井引发突水淹井的事故较为普遍。因此，开展带压开采煤层底板垂向含/导水构造的探查，显得尤为重要。本文从全空间电位满足的微分方程出发，研究了全空间点源场总电位和异常点位的边值问题；在求解三维电场问题时采用七点有限差分方法，得到了近似的地下电位分布；在此基础上开展了煤矿井下三维电法探测的正演模拟，分析了不同探测方式对导水通道的识别精度，提出了改进现有的装置形式及测线布置方式，即平行偶极—偶极观察方式为更适合矿井三维直流电法的数据采集装置；对RESINVM3D软件进行了改进，针对实际地质情况，构造目标函数，且通过反演成像确定了其先验性条件中的正则化参数为10、权重参数为1/z时反演分辨率最高，通过对实例进行三维反演成像，结果与已知地质情况吻合较好。论文通过对典型含（导）水构造地电模型的正反演技术的研究，实现了断层、裂隙和陷落柱等垂... 

【文章来源】：西安科技大学陕西省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

地面三维直流反演成像

图 1.1 地面三维直流反演成像 图 1.2 跨孔三维反演成像.3 研究内容、目标、方法及技术路线.3.1 研究内容（1） 矿井直流电阻率法三维正演模拟中国煤炭科工集团西安院物探研发中心与中国科学技术大学联合开发的矿井直流电率法三维正演软件[45~46]，可实现煤矿井下电剖面法、层测深法、超前探测法、直流电视法等多种观测方法的三维数值模拟。利用该软件对电性含（导）水构造地电模型进正演计算，总结其规律特征，为模型和实测数据反演成像奠定基础。（2）三维电阻率反演软件 RESINVM3D 改进三维电阻率反演软件 RESINVM3D(Pidlisecky et.al.，2007)[47]是基于 Matlab 编写、对地面高密度及孔中探测的电阻率数据三维反演软件。反演程序应用预条件共轭梯度对正演模型进行迭代更新，反演算法则采用高斯-牛顿法。论文拟在从反演目标区域、演参数等方面，对RESINVM3D三维反演软件进行改进，使其适用于井下全空间环境。

研究技术路线图

【参考文献】：
期刊论文
[1]巷道直流电阻率法超前探测三维数值模拟[J]. 鲁晶津,吴小平.  煤田地质与勘探. 2013(06)
[2]我国煤炭科技发展现状及趋势[J]. 申宝宏,雷毅.  煤矿开采. 2011(03)
[3]隧道含水构造直流电阻率法超前探测研究[J]. 刘斌,李术才,李树忱,钟世航.  岩土力学. 2009(10)
[4]虚拟现实技术在地球科学中的应用现状与前景展望[J]. 刘凯,毋河海,胡洁.  河南大学学报(自然科学版). 2007(04)
[5]坑道直流电阻率法超前探测的快速反演[J]. 黄俊革,阮百尧,王家林.  地球物理学报. 2007(02)
[6]坑道直流电阻率法超前探测研究[J]. 黄俊革,王家林,阮百尧.  地球物理学报. 2006(05)
[7]高密度电法的三维数据场可视化[J]. 祁民,张宝林,梁光河.  地球物理学进展. 2006(03)
[8]非平坦地形条件下电阻率三维反演[J]. 吴小平.  地球物理学报. 2005(04)
[9]矿井电法超前探测技术[J]. 李玉宝.  煤炭科学技术. 2002(02)
[10]井下电法超前探测方法及其应用[J]. 刘青雯.  煤田地质与勘探. 2001(05)

博士论文
[1]地球电磁三维数值模拟的多重网格方法及其应用研究[D]. 鲁晶津.中国科学技术大学 2010
[2]三维电阻率/极化率有限元正演模拟与反演成像[D]. 黄俊革.中南大学 2003
[3]一个以“移动立方体法”为关键技术的人机交互三维地质建模系统[D]. 陈少强.中国地质大学（北京） 2003



本文编号：3442637