【摘要】：采煤工作面內(nèi)部的地質(zhì)構(gòu)造,尤其是含水、導(dǎo)水構(gòu)造時(shí)常困擾著采煤工作面的安全生產(chǎn)。本文實(shí)現(xiàn)了巷道間電阻率法三維共軛梯度(CG)正反演算法,主要針對(duì)的是兩個(gè)巷道間工作面內(nèi)的異常體反演解釋。本文從巷道間點(diǎn)源的穩(wěn)定電流場(chǎng)基本理論出發(fā),推導(dǎo)了三維地電場(chǎng)電位滿足的微分方程,通過(guò)體積離散的方法,最后形成一個(gè)大型稀疏線性方程組。如果直接分解求解這個(gè)線性方程組,需要巨大計(jì)算機(jī)內(nèi)存開(kāi)銷,而且計(jì)算效率低。利用不完全Cholesky預(yù)處理共軛梯度法求解線性方程組,同時(shí)采用按行索引的稀疏存儲(chǔ)模式存儲(chǔ)線性方程組的系數(shù),使得正演計(jì)算速度加快,內(nèi)存開(kāi)銷也大大降低,為后面的巷道間電阻率法三維反演奠定了基礎(chǔ)。對(duì)于三維反演問(wèn)題,關(guān)鍵是雅克比矩陣G的計(jì)算,直接求取雅克比矩陣G和TG G的逆矩陣十分困難,而且存儲(chǔ)G和TG G所需的內(nèi)存也十分龐大。三維共軛梯度反演算法只需要計(jì)算雅克比矩陣G與一任意向量x的乘積Gx及其轉(zhuǎn)置TG與一任意向量y的乘積TG y,成功避免了直接求取雅克比矩陣G和TG G的逆矩陣。同時(shí),選擇模型m在x、y、z方向的一階偏導(dǎo)數(shù)的平方的積分和作為模型的光滑因子,并利用試驗(yàn)的方法確定拉格朗日乘子。通過(guò)理論模型合成數(shù)據(jù)的反演算例檢驗(yàn)了所實(shí)現(xiàn)的巷道間電阻率法三維共軛梯度反演算法的有效性和穩(wěn)定性。該算法適用于反演二極裝置采集系統(tǒng)和三極裝置采集系統(tǒng)下的電位和視電阻率數(shù)據(jù)。
【圖文】：

第二章 巷道間電阻率法的基本原理2.1 巷道間電阻率法的基本原理本文研究的巷道間電阻率法是指在一條巷道供直流電，在另一條巷道接收電位或者電位差的一類電法，即供電點(diǎn)源位于地下，接收點(diǎn)也位于地下。主要用于圈定兩個(gè)巷道間采煤工作面內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造，特別是含水、導(dǎo)水的低阻構(gòu)造，這對(duì)采煤工作的安全性具有十分重要的意義。通過(guò)人工源在一條巷道向地下供入大功率直流電，使得電流穿過(guò)工作面，在另一條巷道接收電位或者電位差，，當(dāng)完成一條巷道的測(cè)量，將發(fā)射巷道和接收巷道互換，完成另一條巷道的測(cè)量。再利用點(diǎn)源位于地下時(shí)的裝置系數(shù)計(jì)算公式，可以求得巷道接收點(diǎn)的視電阻率值。由此來(lái)研究巷道間工作面的電阻率分布，為最終的地質(zhì)解釋提供物探依據(jù)。巷道間電阻率法測(cè)量系統(tǒng)示意圖如圖 2-1 所示。

計(jì)算公式：'1 14Ir r （2-1）其中I 是電流， 是下半空間電阻率，r 是點(diǎn)源到接收點(diǎn)的距離，'r 是點(diǎn)源關(guān)于地面對(duì)稱點(diǎn)位置與接收點(diǎn)的距離。結(jié)合電法勘探（傅良魁，1991）中視電阻率計(jì)算公式：sKI （2-2（1）二極裝置如圖 2-2 所示，該裝置的特點(diǎn)是把一個(gè)供電電極 A 放入一條巷道，測(cè)量電極M 在另一條巷道逐點(diǎn)移動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，另一供電電極 B 放置在“無(wú)窮遠(yuǎn)”處。完成一次測(cè)量之后，將供電電極 A 逐點(diǎn)向前移動(dòng)，同時(shí)每移動(dòng)一次，完成另一條巷道的測(cè)量，直到供電電極 A 完成整條巷道的移動(dòng)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P631.322

【參考文獻(xiàn)】

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1 吳小平,汪彤彤;電阻率三維反演穩(wěn)定性和可靠性研究[J];煤田地質(zhì)與勘探;2002年01期

本文編號(hào)：2580450