本文選題：瞬變電磁法　切入點：超前探測　出處：《中國礦業(yè)大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：為防止突水事故的發(fā)生,巷道(隧道)掘進過程中需查明掘進工作面前方隱伏的地質(zhì)構(gòu)造,提前采取治理措施。鑒于地面瞬變電磁法和礦井瞬變電磁法各自優(yōu)點,提出磁性源地面-巷道瞬變電磁超前探測技術(shù),旨在實現(xiàn)巷道(隧道)掘進突水災害實時動態(tài)監(jiān)測。本文通過理論計算,分析了大矩形源瞬變電磁場的地下分布特征,為源的合理布置提供了依據(jù);采用數(shù)值模擬,研究了典型導含水構(gòu)造在磁性源地面-巷道觀測方式下瞬變電磁場的響應特征。主要結(jié)論如下:(1)地面-巷道瞬變電磁法感應電動勢響應曲線一般呈先上升后下降的變化趨勢,隨著觀測點深度的增加,初始值和極值減小,達到極值所用時間延長。(2)對于低阻異常體,感應電動勢初始響應值低于不含異常體時均勻半空間響應值,響應曲線達到極值而后衰減時,則大于不含異常體時的均勻半空間響應值;高阻異常體的響應變化趨勢與低阻異常體相反。(3)陷落柱模型中,水平分量y感應電動勢響應幅值與特征由其水平分布位置決定,水平分量x和垂直分量z感應電動勢由其縱向發(fā)育的高度決定。因此,可以通過y分量響應幅值變化判斷陷落柱的大體平面位置,通過x和z分量響應幅值大小的相對變化判斷陷落柱的縱向發(fā)育情況。(4)積水采空區(qū)模型中,水平分量x和垂直分量z感應電動勢響應幅值的變化由其積水范圍的大小決定,水平分量y感應電動勢響應曲線特征與幅值的變化由其空間水平位置決定。因此,可以通過x分量和z分量感應電動勢響應幅值大小的相對變化判斷積水采空區(qū)的范圍,通過y分量感應電動勢響應曲線特征與幅值的變化判斷積水采空區(qū)的大體平面位置。(5)斷層模型中,水平分量y感應電動勢響應曲線的特征與幅值大小變化主要由其走向決定,水平分量x和垂直分量z感應電動勢響應曲線特征與幅值的大小主要由其傾向決定,水平分量x要比垂直分量z感應電動勢的響應更加靈敏。因此,可以通過y分量響應特征與幅值的相對變化判斷斷層的走向發(fā)展,可以通過x分量和z分量響應幅值的變化情況判斷斷層傾向的發(fā)展。(6)在某礦的掘進工作面中開展了磁性源地面-巷道瞬變電磁超前探測方法的實際探測試驗,結(jié)果表明該方法探測掘進工作面前方導含水構(gòu)造切實可行,同時通過瞬變電磁感應三分量的響應特征可以定位異常體的位置。
[Abstract]:In order to prevent water inrush accidents, it is necessary to find out the hidden geological structure in front of the tunneling face during the tunneling process, and take measures to control it in advance. In view of the respective advantages of the ground transient electromagnetic method and the mine transient electromagnetic method, In order to realize the real-time and dynamic monitoring of water inrush disaster in roadway (tunnel) tunneling, this paper puts forward the technique of magnetic source ground-roadway transient electromagnetic advance detection. Through theoretical calculation, the underground distribution characteristics of large rectangular source transient electromagnetic field are analyzed in this paper. It provides the basis for the reasonable arrangement of the source, and uses the numerical simulation, In this paper, the response characteristics of transient electromagnetic field in typical water-conducting structures under the observation mode of magnetic source ground-roadway are studied. The main conclusions are as follows: 1) the response curve of inductive EMF of ground-roadway transient electromagnetic method generally shows a tendency of rising first and then decreasing. With the increase of the depth of observation point, the initial value and extreme value decrease, and the time to reach the extreme value is prolonged. 2) for the low resistivity abnormal body, the initial response value of induction EMF is lower than the uniform half space response value without abnormal body. When the response curve reaches the extreme value and then attenuates, it is larger than the uniform half space response value without abnormal body, and the response trend of high resistivity abnormal body is opposite to that of low resistivity anomaly body. The amplitude and characteristics of the response of the horizontal component y induced EMF are determined by its horizontal distribution position, and the horizontal component x and the vertical component z induced EMF are determined by the height of their longitudinal development. The general plane position of the collapse column can be judged by changing the amplitude of the y component response, and the longitudinal development of the collapse column can be judged by the relative variation of the magnitude of the response amplitude of x and z components. The response amplitude of horizontal component x and vertical component z inductive electromotive force is determined by the magnitude of its hydrostatic range, and the characteristic and amplitude of the response curve of horizontal component y induction EMF are determined by its spatial horizontal position. The range of the goaf can be determined by the relative variation of the amplitude of the response of the x component and z component induction EMF. According to the change of y component induced EMF response curve and amplitude, the characteristics and amplitude of the response curve of horizontal component y induced EMF are mainly determined by its strike in the fault model. The characteristics and amplitude of the response curves of horizontal component x and vertical component z induced electromotive force are mainly determined by their tendency, and the horizontal component x is more sensitive than the vertical component z induced electromotive force. The strike development of faults can be judged by the relative variation of the response characteristics and amplitude of the y component. The development of fault tendency can be judged by the variation of x component and z component response amplitude.) the actual detection test of magnetic source ground-roadway transient electromagnetic advance detection method has been carried out in the driving face of a certain mine. The results show that the method is feasible to detect the water-bearing structure in front of the tunneling face, and the location of abnormal body can be located by the response characteristics of three components of transient electromagnetic induction.
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TD745;P631.325

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本文編號：1594523