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(cè)預(yù)報(bào),巷孔瞬變電磁法(Tunnel-drilling Transient Electromagnetic Method,簡(jiǎn)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(jìn)行的孔內(nèi)探測(cè)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(duì)鉆孔周邊圍巖一定范圍內(nèi)的含水構(gòu)造及鉆孔鉆進(jìn)過(guò)程中圍巖巖性的變化進(jìn)行響應(yīng)信號(hào)特征提取,進(jìn)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(duì)煤礦安全生產(chǎn)及節(jié)約開(kāi)采成本起到重要作用,因此論文通過(guò)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(chǎng)實(shí)踐進(jìn)一步確定了該方法的有效性。論文各部分研究?jī)?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(cè)原理,通過(guò)利用全空間瞬變電磁斜階躍場(chǎng)源響應(yīng)公式推導(dǎo)了內(nèi)收-發(fā)模式工作時(shí)接收信號(hào)響應(yīng)公式;根據(jù)內(nèi)收-發(fā)響應(yīng)信號(hào)特征及雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系圖像特征推導(dǎo)了對(duì)數(shù)離值公式;根據(jù)全空間磁場(chǎng)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(hào)。巷孔瞬變電磁的接收探頭由兩個(gè)發(fā)射大小相同方向相對(duì)磁場(chǎng)的發(fā)射線圈和六個(gè)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(hào)響應(yīng)特征與傳統(tǒng)的瞬變電磁法差異較大,通過(guò)對(duì)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(huì)得到豐富的“負(fù)值”信息,而通用的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系無(wú)法滿足其圖像顯示的要求,通過(guò)推導(dǎo)對(duì)數(shù)離值公式有利于圖像的顯示及規(guī)范信號(hào)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(jī)理設(shè)計(jì)了使用不同工作模式探測(cè)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(shí)驗(yàn)。通過(guò)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(shí),對(duì)數(shù)離值公式確實(shí)有助于分析具有“負(fù)值”的響應(yīng)信號(hào),并且能夠?yàn)轫憫?yīng)值大小提供判斷標(biāo)準(zhǔn)。(3)將巷孔瞬變電磁法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),通過(guò)在某礦巷道及鉆孔的實(shí)際探測(cè)證明了巷孔瞬變電磁法的實(shí)用性和有效性。結(jié)合探測(cè)信號(hào)和可視儀圖像分析,得到響應(yīng)信號(hào)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(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(guó)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(shí)驗(yàn)31-40
• 3.2 外發(fā)-內(nèi)收物理模擬實(shí)驗(yàn)40-45
• 3.3 章節(jié)小結(jié)45-46
• 4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)46-62
• 4.1 觀測(cè)系統(tǒng)46-47
• 4.2 皖北某礦實(shí)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(xiàn)64-70
• 作者簡(jiǎn)歷70-72
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集72

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本文編號(hào)：895677