直流電法是目前煤礦掘進工作面超前探測的主要方法,探測效果直接關系煤礦安全生產(chǎn),對其探測效果有必要做進一步的研究。針對球殼理論,建立了點電源一側(cè)含異常體模型并計算了三維電位值,分析了點電源一側(cè)存在異常體時,在點電源另一側(cè)的電位分布情況,建立了掘進工作面前方不同距離含立方異常體和無限大板狀異常體模型;通過數(shù)值模擬計算,研究了視電阻率異常范圍和異常體實際大小的關系,以及視電阻率異常位置與異常體實際位置的關系;對位于測線不同位置的異常體模型進行了數(shù)值模擬計算,研究了該方法對測線前方和對測線下方異常體的探測靈敏度;建立了典型含水體探測模型,進行了仿真計算,并基于幾何交匯原理成圖,探討了典型含水體探測效果;最后介紹了2個典型的未成功探測工程實例,將探測結(jié)果和前方已知地層富水情況進行了對比說明。研究結(jié)果表明:點電源一側(cè)存在異常體時,在點電源另一側(cè)不會產(chǎn)生突變的異常,球殼理論應用計算結(jié)果不是太理想;視電阻率異常范圍遠大于異常體實際大小,視電阻率異常位置與異常體實際位置亦不對應;超前探測結(jié)果主要為巷道底板而不是巷道前方地質(zhì)情況的反映;直流電法巷道掘進工作面超前探測方法探測精度和分辨率均較低,成果圖中難以... 

【文章來源】：煤炭科學技術. 2020,48(12)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

直流電法超前探測觀測系統(tǒng)

為驗證數(shù)值模擬算法的正確性，筆者首先對電阻率100Ω·m的均勻全空間中點電流源(即A極)的電位分布進行模擬，模型以掘進工作面A極為原點，x軸正值代表巷道超前方向，z軸正值為頂板方向，均勻全空間電位分布的有限元模擬結(jié)果和理論值的對比(圖3)，兩者基本重合，表明數(shù)值模擬算法是正確且具有高精度的。圖3 均勻全空間電位分布的理論值和數(shù)值模擬結(jié)果對比

圖2 球殼探測原理理論示意以A極為(0,0)圓心點，在A極右側(cè)x=15～35 m設置了一個邊長20 m的立方體低阻異常(視電阻率1"·m)，圍巖視電阻率100"·m，檢驗球殼理論對低阻模型的適用性。數(shù)值模擬得到電位分布平面圖(圖4，藍色虛線為異常體)。

【參考文獻】：
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