金属干扰环境下矿井直流电法探测异常体的数值模拟研究

摘要

地电场与电法勘探之间有着密切的联系，不同的地质构造能引起不同的地电场分布，因而依据探测出的不同地电场能反映不同的地质构造，这就为矿井直流电法探测异常体提供了理论基础。为了能够精确的测出井下复杂的地质构造，就需要更精确的地电场信息，而地电场又极易受一些构造、外界环境等因素的干扰，产生较大的误差，因此本课题拟研究巷道金属干扰环境对直流电法探测异常体影响规律的研究，对煤矿地质灾害防治和矿井安全高效的生产具有重要的意义。本文从理论分析和正演模拟两方面进行论述，研究金属干扰环境下对矿井直流电法探测异常体的影响规律，从而为矿井电法勘探提供参考，为今后矿井电法的进一步发展做铺垫。
　　本文从压制干扰入手，研究干扰因素对地电场的响应规律，并引入有限元理论，利用ANSYS有限元软件建立地电模型，进行正演模拟研究。模拟真实矿井中存在的金属干扰环境，如矿井液压支架、机车轨道等金属干扰，以电位和视电阻率的变化为切入点，研究不同装置类型在金属干扰环境下对异常体的探测效果、金属环境下对探测不同深度异常体的影响规律、不同尺寸金属体对探测异常体的影响规律及不同金属位置对探测异常体的影响规律，通过对比电位分布等值线图和视电阻率等值线图等相关图件，分析总结金属干扰环境下对矿井直流电法探测异常体的影响规律，从而为更精确的矿井直流电法勘探提供一定的参考价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的背景及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容和技术路线

2 矿井直流电法勘探理论基础

2．1 含煤地层的主要电性特征

2．2 稳恒电流场基本理论

2．3 矿井直流电法原理及装置类型

2．4 本章小节

3 基于有限元理论的矿井地电场响应特征模拟研究

3．1 有限元理论简介

3．2 点源二维有限元法的基本原理

3．3 金属干扰环境下对均匀介质的地电场响应特征

3．4 金属干扰环境下对井下异常体的地电场响应特征

3．5 本章小结

4 基于ANSYS的金属干扰环境下矿井直流电法正演模拟研究

4．1 ANSYS软件简介及正演模拟技术的实现

4．2 不同装置类型对金属干扰环境下探测异常体的效果对比

4．3 金属干扰环境下对探测不同深度异常体的影响研究

4．4 不同长度的金属体对探测异常体的影响研究

4．5 不同位置的金属体对探测异常体的影响研究

4．6 降低金属干扰环境对探测异常体影响的研究

4．7 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间参与的科研项目和发表的论文