本文關(guān)鍵詞：基于高密度電法的煤礦多層采空區(qū)數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： 高密度電法 溫納 雙層采空區(qū) 數(shù)值模擬 有效間距 工程試驗

【摘要】：隨著煤礦開采量的增加,開采規(guī)模的擴(kuò)大,煤礦采空成為主要的地質(zhì)災(zāi)害之一。由于地下采煤的深入,開采程度的差異,以及小窯私采亂采,會形成不同時期,不同規(guī)模的采空區(qū),采空塌陷區(qū),還會出現(xiàn)采空積水和多層采空的問題,嚴(yán)重威脅著礦山生產(chǎn)安全和地面穩(wěn)定性。因為多層采空區(qū)的相互干擾和耦合,地下電性分布特征更加復(fù)雜多變,使得地面物探工作的探測精度受到了極大的限制,也為解譯工作增加了難度。高密度電阻率法,是在常規(guī)電阻率法的基礎(chǔ)上,通過一次布設(shè)多根電極,實現(xiàn)多次測量,完成在二維剖面上的勘探,從而獲取地下在水平方向和不同深度的電性特征變化,可以形象直觀地反映斷面異常體的形態(tài)、產(chǎn)狀等,具有工作效率高、勞動強(qiáng)度低、探測精度較高等優(yōu)點(diǎn)。本文運(yùn)用基于有限差分法的二維高密度電法正演和基于最小二乘法的二維高密度電法反演軟件,首先對單層采空區(qū)進(jìn)行模擬,得出不同電阻率值下的采空區(qū)在地下的有效探測埋深范圍;然后對雙層采空區(qū)進(jìn)行模擬,分別建立兩層高阻、兩層低阻、上高下低、上低下高四組模型,得出高密度電法能夠識別出的有效間距下限,最終得到以下結(jié)論:(1)高密度電法在理論探測深度內(nèi)可以有效分辨高阻和低阻異常體,而且異常體與圍巖電阻率值差距越大,探測效果越明顯;(2)對兩層高阻、上高下低、上低下高三種異常體模型,溫納四極測深可以通過反演有效分辨出兩層異常,而對于雙層低阻的異常體,不能有效分辨出下層異常;(3)對兩層都是高阻的異常體,間距小于20m,兩層界限模糊,隨著兩層間距遞減,只能分辨出一層異常,間距大于20m,可以有效分辨出兩層異常,隨著間距增大,分辨效果越來越明顯,但是不能準(zhǔn)確判斷出下層高阻異常的確切深度;(4)對于雙層低阻的異常體,不管間距多大,只能分辨出一層異常,隨著兩層間距的增大,下層低阻異常在反演結(jié)果中也沒有反映;(5)對于上高下低和上低下高兩組雙層異常體,可以通過反演有效分辨出兩層異常,隨著間距遞增,兩層異常之間的相互影響減弱,異常邊界更加明顯。通過對山西某礦區(qū)進(jìn)行高密度電法探測礦井水的工程反演試驗,驗證了上述高密度電法在雙層采空區(qū)數(shù)值模擬研究中所得規(guī)律的正確性。
【關(guān)鍵詞】：高密度電法 溫納 雙層采空區(qū) 數(shù)值模擬 有效間距 工程試驗
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD82;P631.3
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 選題背景和意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 高密度電法在煤礦采空區(qū)的應(yīng)用12-13
• 1.2.2 高密度電法在其他工程領(lǐng)域的應(yīng)用13
• 1.2.3 高密度電法的正演13-15
• 1.2.4 高密度電法的反演15
• 1.3 主要內(nèi)容15-17
• 第二章 高密度電阻率法簡介17-33
• 2.1 電阻率法基礎(chǔ)17-24
• 2.1.1 均勻大地中的穩(wěn)定電流場17-19
• 2.1.2 均勻大地電阻率的測定19
• 2.1.3 視電阻率概念19-22
• 2.1.4 電流密度隨深度的變化22-24
• 2.2 高密度電法勘探系統(tǒng)24-25
• 2.3 高密度電阻率法裝置類型和特點(diǎn)25-32
• 2.3.1 基本裝置類型26-28
• 2.3.2 三電位電極系28-30
• 2.3.3 溫納-施倫貝爾裝置30-31
• 2.3.4 裝置特點(diǎn)31-32
• 2.4 裝置和電極距選擇32-33
• 第三章 數(shù)值模擬的方法和原理33-43
• 3.1 正演方法和操作33-38
• 3.1.1 有限單元法33-34
• 3.1.2 有限差分法34-35
• 3.1.3 實際操作35-38
• 3.2 反演方法與操作38-43
• 3.2.1 基礎(chǔ)理論38-40
• 3.2.2 實際操作40-43
• 第四章 雙層采空區(qū)數(shù)值模擬43-63
• 4.1 建模依據(jù)和參數(shù)選擇43-44
• 4.1.1 模型建立的依據(jù)43
• 4.1.2 模型參數(shù)的選擇43-44
• 4.2 單一異常體的建模和反演44-55
• 4.2.1 異常體的有效埋深規(guī)律44-52
• 4.2.2 異常體的高低阻反映情況52-55
• 4.3 雙層采空區(qū)模擬55-61
• 4.3.1 上下高阻的采空區(qū)模擬55-57
• 4.3.2 上下低阻的采空區(qū)模擬57-58
• 4.3.3 上高下低的采空區(qū)模擬58-60
• 4.3.4 上低下高的采空區(qū)模擬60-61
• 4.4 本章小結(jié)61-63
• 第五章 工程實例試驗63-73
• 5.1 工區(qū)概況63-65
• 5.1.1 地質(zhì)概況63-64
• 5.1.2 勘探區(qū)地球物理特征64-65
• 5.2 高密度電法探測工作參數(shù)65-66
• 5.3 高密度電法的反演66-72
• 5.4 本章小結(jié)72-73
• 第六章 結(jié)論與展望73-75
• 6.1 結(jié)論73-74
• 6.2 展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 致謝79-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間公開發(fā)表的學(xué)術(shù)論文80

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