并行直流电法成像技术研究

论文摘要

矿井水害问题一直威胁着煤矿安全生产,目前国内外以直流电法为主开展了大量的井下探水研究工作,取得了一定的成果,但在探测效率、准确性以及针对性问题方面仍存在诸多不足。论文以直流电法成像技术为基础,利用自行完成的并行电法采集技术,重点围绕工作面及巷道掘进矿井水害问题开展研究,努力形成井下并行成像技术方法,为煤矿安全生产提供有效的技术保障服务。结合并行电法数据采集特点,论文针对不同的矿井水害类型提出相对应的观测系统:在工作面顶板中布置监测钻孔,监测顶板破坏情况;利用工作面的巷道和切眼布置电法测线,采用双极-偶极法探测底板水害,在工作面煤层中布置偶极-偶极装置探测面内构造;在巷道超前探测中建立U型观测系统对巷道前方异常进行定位分析。论文对并行电法数据处理方法进行了深入研究,完成了并行电法成像方法技术,主要包括常规处理方法、高分辨处理方法以及三维电法反演技术,同时对层析成像计算技术进行了说明。论文采用常规方法进行初步处理分析,利用高分辨方法对巷道前方异常进行多点交汇,而三维电法计算可以得到异常体的空间分布情况。通过对工作面顶底板探测、巷道超前探测进行数值模拟和物理模型实验,将所形成的观测系统及技术积极应用到探测实际中,取得了良好的实际应用效果。井下回采实际验证资料表明,所形成的并行电法成像技术在矿井水害探测与防治中具有探测效率高,异常判别准确等优点,生产应用价值较为广泛。论文同时指出了并行电法成像技术研究中存在的相关技术问题及今后的研究方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 课题提出
• 1.2 直流电法勘探技术
• 1.3 研究意义、内容及路线
• 1.3.1 研究意义
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 研究思路
• 2 网络并行电法技术
• 2.1 网络并行电法技术概述
• 2.2 网络并行电法硬件系统
• 2.3 网络并行电法观测系统
• 2.3.1 工作面顶板探测
• 2.3.2 工作面底板探测
• 2.3.3 工作面面内穿透
• 2.3.4 巷道超前探测
• 2.4 矿井电法数据采集中注意的问题
• 3 并行电法数据处理与成像技术
• 3.1 网络并行电法数据特点
• 3.2 网络并行电法处理技术
• 3.2.1 常规处理方法
• 3.2.2 高分辨处理方法
• 3.2.3 三维电法反演计算
• 3.2.4 电阻率层析成像技术原理介绍
• 3.3 电法数据分析与解释
• 3.3.1 岩石的电阻率
• 3.3.2 地质构造的影响
• 4 模拟探测实验
• 4.1 数值模拟实验
• 4.1.1 工作面顶板探测数值模拟
• 4.1.2 工作面底板探测数值模拟
• 4.1.3 三维电法探测数值模拟
• 4.2 物理模型实验
• 4.2.1 常规实验物理模型
• 4.2.2 电穿透实验物理模型
• 4.2.3 电法超前探实验物理模型
• 4.2.4 三维电法探测实验
• 5 工程实际应用
• 5.1 工作面顶板"三带"监测
• 5.2 工作面底板探测
• 5.3 巷道超前探测
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果