巷道掘进工作面直流电法超前探测机理和技术研究

摘要

矿井直流电法勘探是地球物理勘探的重要分支，它以岩石导电性差异为基础，通过测量和分析巷道或采场附近稳定电流场的分布变化规律来研究矿井地质问题。由于断裂构造、含水量和矿化度、岩石孔隙度、温度、外界压力对岩石导电性影响很大，因此矿井直流电法勘探在采区构造探测和矿井突水、瓦斯突出、冲击矿压等地质灾害的预测预报中具有良好的应用前景。目前,用于矿井超前探测的电法勘探主要是直流电阻率法,包括点电源法、矿井电剖面法、巷道顶底板电测深法、层测深法、直流电透视法、高密度电阻率法等。矿井地质条件复杂多样，电阻率法探测的装置也有很多，本文通过数值模拟和实际应用相结合的方式，系统总结分析了不同装置的响应视电阻率特征，并得出结论。
　　首先分析讨论了超前探测的原理、矿井全空间电流场的特征以及电阻率常用的装置类型，然后通过数值模拟，建立了异常体不同的多种地质模型，通过有限差分法和有限元法的进行正演计算，反演计算采用基于圆滑约束最小二乘法的计算机程序。对正反演的结果和建立的模型进行对比分析，得出不同装置对于同一地质异常体的视电阻率响应特征，以及同一装置对于不同地质异常体的视电阻率响应特征以及分辨率等结论。最后通过实际井下实验进行验证结论的正确性。

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1 绪论

1.1 研究目的与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容及技术路线

1.4 小结

2 直流电法超前勘探原理

2.1巷道周围稳定电流场的基本性质

2.2 全空间直流电法勘探的物理实质

2.3 矿井电法超前探测原理

2.4 直流电法观测装置的特点

2.5 小结

3 直流电法数据正、反演计算

3.1 有限单元法

3.2 圆滑约束最小二乘法反演

3.3 小结

4 巷道掘进工作面典型地质异常体直流电场响应特征分析

4.1 断层异常响应特征分析

4.2 采空区异常响应特征分析

4.3 多个异常体的分辨率分析

4.4小结

5 直流电法超前探测技术应用实例

5.1某煤矿20109工作面回风顺槽超前探测

5.2 小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

研究生期间参与的科研项目和发表的论文