矿井直流电法超前探测断层数值模拟研究

摘要

当工作面或巷道接近与含水层存在水力联系的断层时，极易造成突水淹井事故，对煤矿安全生产构成极大威胁。本文基于全空间矿井直流电法理论、球壳理论和有限单元理论，在前人二维模型的基础上，使用ANSYS软件，建立三维全空间模型，对断层进行矿井直流电法超前探测的正演数值模拟。通过对数值模拟结果的分析和研究，为实测数据准确解释提供了理论性参考，进一步丰富了煤矿水文物探的应用研究。
　　研究矿井直流电法超前探测，本文从以下几个方面进行论述:首先，简单介绍了国内外关于矿井直流电法超前探测的发展史，以及矿井直流电法超前探测的基本理论，为后续的正演模拟提供了理论依据。其次，本文对ANSYS软件进行矿井直流电法超前探测正演模拟进行分析研究，证实其能够进行断层多因素变化的矿井直流电法超前探测正演模拟。最后，详细介绍了巷道对矿井直流电法超前探测产生的影响。通过建立巷道电阻率变化的正演模型，分析巷道产生的影响，进而通过“比较法”消除了巷道的影响。重点介绍了断层的发育规模、与迎头之间的距离、角度和电性变化时正演模拟，得出各因素变化时，视电阻率在一维曲线和二维平面上的变化规律，为矿井掘进过程中超前探测断层问题，提供了理论支持和依据。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的提出及研究意义

1．2 国内外的发展状况

1．3 研究内容和技术路线

2 矿井直流电法超前勘探的基本原理

2．1 矿井视电阻率的概念及电阻率的实质

2．2 三维全空间均匀各向同性介质的稳定电流场

2．3 稳定电流场的基本性质

2．4 矿井直流电法超前探测的基本原理

2．5 本章小结

3 矿井直流电法超前勘探在ANSYS软件中正演模拟的实现

3．1 ANSYS软件简介

3．2 ANSYS中的分析步骤

3．3 稳定电流场的边值问题

3．4 全空间低阻球体的超前探测解析式

3．5 超前探测在ANSYS中的实现

3．6 本章小结

4 矿井直流电法超前探测断层的正演模拟

4．1 巷道对矿井直流电法超前探测的影响

4．2 断层多因素变化时的超前探测正演模拟

4．3 本章小结

5 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文情况