煤矿复杂采空区瞬变电磁响应及解释方法研究
[Abstract]:China's energy structure determines its dependence on coal resources. With the increasing mining scope and depth of coal mine, there is often a large amount of water in goaf, which is easy to cause water inrush disaster. In order to avoid the occurrence of such safety accidents, it is of great significance to find out the exact location and water-rich property of this kind of complex goaf. At present, the main geophysical methods to explore the water source of coal mine disasters are the mine DC resistance method and the mine transient electromagnetic method, in which the mine transient electromagnetic method is convenient for its construction. The characteristics of high working efficiency and sensitivity to low resistance are widely used in the exploration of coal mine disaster water sources. In this paper, the transient electromagnetic physical simulation experiment and forward numerical simulation of different geoelectric models, such as single layer low resistivity goaf, high resistivity goaf and multi-layer goaf, developed in coal measure strata, are carried out. The transient electromagnetic response characteristics of complex goaf under different conditions are analyzed. The results of experiment and numerical simulation show that the transient electromagnetic method is sensitive to the single-layer and low-resistivity goaf in the surrounding rock with high resistance. In the case of high resistance (inflatable) single-layer goaf, the signal response is not sensitive, and there is some error in detecting the accuracy of goaf position. In the case of multi-layer goaf, the thickness of the middle layer of the two coal layers is proportional to the size of the induction electromotive force (EMF). Through numerical simulation, the transient electromagnetic response characteristics of upper and lower coal seams are studied under various complicated conditions, such as water-bearing and non-water-bearing. By analyzing the response results of multi-layer goaf complex area, it can be seen that the presence of complex goaf will adversely affect the detection resolution of transient electromagnetic method, and weaken the detection ability of transient electromagnetic method. In order to overcome this adverse effect, the method of transient electromagnetic interpretation must be improved. Based on the above-mentioned reasons, a new algorithm is proposed to eliminate the influence of complex goaf on the transient electromagnetic accuracy while interpreting the data. In view of the shielding effect of goaf in complex coal seam, this paper presents an improved damping least squares inversion method to complete transient electromagnetic data fitting. The specific research contents are as follows: based on the initial model of damping least squares inversion, the resistivity profile obtained from smoke ring imaging inversion is used to transform the measured data into late apparent resistivity. Taking the relative error of late apparent resistivity as the convergence criterion, the iterative equation is derived to fit the transient electromagnetic data, and the correction method of damping factor is put forward. The upper and lower bounds of the parameters are set. Under the condition of good convergence, the upper and lower bounds of the parameters are set. The damping least square fitting is completed, and the iterative parameters reach the maximum step size, and the lifting degree and precision are higher than that of the inversion algorithm. Through the study of the theory of forward and inversion of complex goaf and combined with the detection example of complex goaf in coal seam, the conclusion is proved to be correct. The practicability and accuracy of the improved damping least squares fitting are verified. It is further shown that the transient electromagnetic method has a good effect on the detection of complex goaf in coal mine.
【学位授予单位】:河南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:P631.325;TD325.3
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本文编号:2433517
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