小窑采空区直流电法超前探测研究

摘要

我国许多矿区都有小窑采空区的存在，小窑采空区边界不清且富水性较强时，煤矿生产必须对由此引起的安全隐患重点排查。目前常用探测小窑采空区的物探方法分为地面和矿井两类，但地面探测受到探测深度和精度的限制，很难指导实际的掘进生产工作。矿井随掘超前探测技术是探查迎头前方是否存在小窑采空巷道的有效方法之一，也是目前随掘探测应用最为广泛的手段。但由于探测资料处理及解释的不充分，使得资料的反演精度受到一定限制。
　　基于上述背景，本文从点源人工场和超前探测的基本理论出发，在查阅相关文献，结合实习期间现场经验的基础上，应用COMSOL有限元数值模拟软件建立了合适的地电模型，讨论了改变激励电流和改变低阻巷道空间位置时模型的电位分布规律。得出观测电位大小与激励电流大小成正比；以及低阻巷道的异常响应必须经过处理才能较清晰识别的结论。而后对计算出的数据进行处理，形成探测方法成果，并在此基础上提出了改进“归一化”校正的思路，对两种处理方法进行了对比讨论。得出异常响应大小与低阻巷道距离迎头远近成反比；巷道位置距迎头大于30m时会带入难以避免的“假异常”；经过改进后“归一化”的校正能够使得异常特征更易分辨的结论。
　　最后，通过乡宁县某煤矿的几例实验，对比讨论了两种处理方法的优缺点及效果。本文提出的校正办法是建立在理想条件下的，而实际的探查环境往往非常复杂。因此，该技术在实际应用中的效果仍需要进一步的研究和总结。尽管如此，通过对以往实例的总结发现该校正办法仍有较为明显的效果。

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1 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3 研究内容、方法和技术路线

2 直流超前探测技术

2.1 全空间点源场的基本理论

2.2直流电法超前探测的基本原理及工作方法

3有限元地电体数值模拟方法

3.1 点源场中三维地电体的边值问题

3.2模型数值模拟

3.3 COMSOL软件模拟精度分析

4 稳定电流场中小窑巷道的特征研究

4.1 稳定电流场中小窑巷道的正演模拟

4.2数据规律分析

4.3直流超前探测处理技术及“归一化”改进

4.4小结

5 小窑巷道直流电法超前探测实例分析

5.1地质情况及地球物理前提

5.2 小窑巷道直流超前探测实验研究

6 结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

附录