本文關(guān)鍵詞：礦井巷孔瞬變電磁法應(yīng)用研究

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【摘要】：瞬變電磁方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于煤礦井下災(zāi)害預(yù)測預(yù)報,巷孔瞬變電磁法(Tunnel-drilling Transient Electromagnetic Method,簡稱TDTEM)是在傳統(tǒng)瞬變電磁方法的基礎(chǔ)上,利用井下巷道空間及各類鉆孔進行的孔內(nèi)探測方法。巷孔瞬變電磁法利用孔內(nèi)發(fā)射-孔內(nèi)接收(內(nèi)收-發(fā))模式和巷道發(fā)射-孔內(nèi)接收(外發(fā)-內(nèi)收)模式交替工作的方法對鉆孔周邊圍巖一定范圍內(nèi)的含水構(gòu)造及鉆孔鉆進過程中圍巖巖性的變化進行響應(yīng)信號特征提取,進而判斷含水構(gòu)造位置及圍巖巖性變化情況。研究巷孔瞬變電磁法對煤礦安全生產(chǎn)及節(jié)約開采成本起到重要作用,因此論文通過巷孔瞬變電磁法兩種工作模式的理論公式推導(dǎo)、物理模擬及現(xiàn)場實踐進一步確定了該方法的有效性。論文各部分研究內(nèi)容及成果如下:(1)介紹巷孔瞬變電磁法內(nèi)收-法模式和外發(fā)-內(nèi)收模式的探測原理,通過利用全空間瞬變電磁斜階躍場源響應(yīng)公式推導(dǎo)了內(nèi)收-發(fā)模式工作時接收信號響應(yīng)公式;根據(jù)內(nèi)收-發(fā)響應(yīng)信號特征及雙對數(shù)坐標(biāo)系圖像特征推導(dǎo)了對數(shù)離值公式;根據(jù)全空間磁場水平分量和垂直分量響應(yīng)值推導(dǎo)了外發(fā)-內(nèi)收模式的理論接收響應(yīng)信號。巷孔瞬變電磁的接收探頭由兩個發(fā)射大小相同方向相對磁場的發(fā)射線圈和六個不同徑向接收方向的接收回線構(gòu)成,因此其工作原理及信號響應(yīng)特征與傳統(tǒng)的瞬變電磁法差異較大,通過對其響應(yīng)原理的分析有助于我們更好地掌握其響應(yīng)曲線特征。由于其響應(yīng)曲線會得到豐富的“負值”信息,而通用的雙對數(shù)坐標(biāo)系無法滿足其圖像顯示的要求,通過推導(dǎo)對數(shù)離值公式有利于圖像的顯示及規(guī)范信號響應(yīng)值大小標(biāo)準(zhǔn)。(2)利用室內(nèi)條件,根據(jù)巷孔瞬變電磁響應(yīng)機理設(shè)計了使用不同工作模式探測不同角度及距離的低阻異常體、不同巖性、不同角度板狀異常體的物理模擬實驗。通過物理模擬得到看出:巷孔瞬變電磁(1)具有分辨電性界面方位的能力,且分辨精度較高;(2)具有判斷電性界面距鉆孔距離的能力;(3)具有分辨地電特征差異較大巖層的能力;(4)具有判斷電性界面發(fā)育情況的能力;同時,對數(shù)離值公式確實有助于分析具有“負值”的響應(yīng)信號,并且能夠為響應(yīng)值大小提供判斷標(biāo)準(zhǔn)。(3)將巷孔瞬變電磁法進行現(xiàn)場試驗,通過在某礦巷道及鉆孔的實際探測證明了巷孔瞬變電磁法的實用性和有效性。結(jié)合探測信號和可視儀圖像分析,得到響應(yīng)信號與巖性變化及巖性破碎程度之間的關(guān)系,因此,巷孔瞬變電磁法能有效地降低鉆探的成本,獲得更加豐富的地質(zhì)資料。
【關(guān)鍵詞】：巷孔瞬變電磁法 內(nèi)收-發(fā)模式 外發(fā)-內(nèi)收模式 異常方向性 多通道接收
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD76;P631.325
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 1 選題背景及意義13-23
• 1.1 煤炭行業(yè)背景13-14
• 1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-21
• 1.3 研究意義21-23
• 2 方法原理23-31
• 2.1 瞬變電磁法基本原理23-25
• 2.2 巷孔瞬變電磁法原理25-31
• 3 物理模擬31-46
• 3.1 內(nèi)收-發(fā)物理模擬實驗31-40
• 3.2 外發(fā)-內(nèi)收物理模擬實驗40-45
• 3.3 章節(jié)小結(jié)45-46
• 4 現(xiàn)場實測46-62
• 4.1 觀測系統(tǒng)46-47
• 4.2 皖北某礦實例47-61
• 4.3 章節(jié)小結(jié)61-62
• 5 結(jié)論與展望62-64
• 5.1 結(jié)論62-63
• 5.2 展望63-64
• 參考文獻64-70
• 作者簡歷70-72
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集72

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