礦井巷道超前探測(cè)全空間瞬變電磁場(chǎng)數(shù)值模擬研究.pdf

1、近幾年隨著我國(guó)對(duì)煤炭需求量越來(lái)越高，煤礦的生產(chǎn)安全越來(lái)越成為一個(gè)不能忽視的問(wèn)題，尤其是礦井水災(zāi)害，而巷道掘進(jìn)前方的隱伏含水地質(zhì)構(gòu)造如斷層、陷落柱等是造成礦井安全生產(chǎn)的主要威脅，礦井瞬變電磁法具備對(duì)低阻體反應(yīng)靈敏，裝置簡(jiǎn)單方便的特點(diǎn)，成為礦井水探測(cè)的首選方法，但是礦井瞬變電磁與地面瞬變電磁法理論有很大的不同，而且礦井地質(zhì)條件復(fù)雜，所以只有加強(qiáng)礦井瞬變電磁法理論方面的研究，才能對(duì)礦井掘進(jìn)巷道進(jìn)行精細(xì)探測(cè)。
　　論文首先由麥克斯韋方程出

2、發(fā)，推導(dǎo)瞬變電磁場(chǎng)的擴(kuò)散方程，將其進(jìn)行傅里葉變換，建立波數(shù)場(chǎng)的有限差分方程，選取合適的空間步長(zhǎng)和時(shí)間步長(zhǎng)以提高模擬精度，推導(dǎo)有限差分方程邊界條件，選取滿足模擬精度的波數(shù)個(gè)數(shù)和范圍，再通過(guò)反傅氏變換將差分方程轉(zhuǎn)換到空間域，得到在全空間范圍內(nèi)電磁場(chǎng)響應(yīng)。
　　然后選取礦井有代表性的突水地質(zhì)構(gòu)造建立地電模型，對(duì)理論模型進(jìn)行數(shù)值模擬分析，采用水平和垂直激發(fā)方式了解瞬變電磁場(chǎng)在全空間條件下的擴(kuò)散規(guī)律。對(duì)含突水構(gòu)造的地電模型進(jìn)行數(shù)值模擬分析，

3、研究瞬變電磁場(chǎng)在地電模型中的傳播規(guī)律，分析影響瞬變電磁場(chǎng)傳播的因素。最后采用井下頂?shù)装逄綔y(cè)和超前探測(cè)成果資料與數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，總結(jié)在不同含水構(gòu)造的地電模型中全空間影響下地電體的瞬變電磁響應(yīng)特征。
　　研究表明;采用地空邊界方式處理巷道邊界可以避免巷道內(nèi)對(duì)空氣電阻率的設(shè)置，礦井突水構(gòu)造會(huì)造成瞬變電磁場(chǎng)在傳播中發(fā)生畸變，通過(guò)研究含斷層、陷落柱層狀全空間瞬變電磁場(chǎng)的擴(kuò)散衰減規(guī)律與響應(yīng)特征，進(jìn)而揭示了瞬變電磁全空間探測(cè)技術(shù)機(jī)理。