矿井富水区陷落柱成像研究

摘要

针对目前矿井富水区超前探测瞬变电磁法常用的时域有限差分(FDTD)方法时间步长选取受限于Courant-Friedrich-Lewy稳定性条件的问题,同时为进一步提高电磁计算效率和富水区成像分辨率,提出将逆时偏移成像算法和Crank-Nicolson时域有限差分(CN-FDTD)方法应用于矿井富水区陷落柱成像研究.首先介绍了逆时偏移成像算法和CN-FDTD方法基本原理;然后建立了矿井富水区陷落柱三维空间模型,研究了激励源线圈频率和角度对成像分辨率的影响,并得出了矿井富水区陷落柱成像结果;最后分析了CN-FDTD方法的计算效率.试验结果表明:当激励源线圈峰值频率为65 MHz且激励源线圈平行于xoz平面时,富水区陷落柱成像分辨率较高;基于CN-FDTD逆时偏移成像算法的矿井富水区陷落柱成像与实际模型相符;CN-FDTD方法较传统FDTD方法计算效率高,内存占比小.