巷道直流电阻率法超前探测三维数值模拟

针对巷道直流电阻率法超前探测的三维数值模拟,应用代数多重网格快速算法对二次场的有限差分问题进行求解。将均匀全空间板状体数值结果与解析解对比,最大误差不超过0.28%。模拟结果表明,巷道空腔对测量结果存在一定影响,采用比值曲线消除该影响,修正后的视电阻率极值与理论值误差为2.4%。进一步研究受旁侧影响的前方异常识别方法,可通过在不同巷道面进行定点源测量或掘进过程中的定点测量来识别旁侧影响,达到准确探测前方异常的目的。      

直流电阻率法的深部结构分辨——三维模型的二维反演

利用三维有限差分方法进行深部三维结构的电阻率三维数值模拟,对计算得到的单极-单极和对称四极装置视电阻率剖面进行电阻率二维反演研究。结果显示:单极-单极装置在横向上只要三维异常体中心的水平间距不小于两者中心埋深之和,就可以基本将2个三维结构分辨出来;相同情况下,对称四极装置在横向上的分辨效果优于单极-单极装置;单极-单极装置在垂向上的分辨要优于对称四极装置。      

直流电阻率三维正演的代数多重网格方法

多重网格方法在求解由偏微分方程的边值问题离散所得线性系统时,具有非常高的计算效率.但常用的几何多重网格法在处理带跃变系数的偏微分方程时存在一定缺陷,限制了其应用.本文应用代数多重网格（AMG）方法求解三维直流电阻率法正演模拟形成的有限差分线性方程组,通过求解二次场的方法消除了总场中由点电源导致的奇异性,从而获得快速、精确的三维电阻率数值模拟.对两个存在大的电性差异的模型进行了模拟计算,以验证代数多重网格法的收敛效率.计算结果表明,与不完全Cholesky共轭梯度（ICCG）方法相比,代数多重网格方法具有更高的计算效率及稳定性.而且,随着三维网格节点数的增加,代数多重网格方法计算的高效性更加明显.     

基于微震的底板采动裂隙扩展及导水通道识别技术研究

华北型煤田开采面临奥陶系石灰岩岩溶富水性强、水压高、地质构造复杂、隔水层薄等问题, 防治水工作面临巨大挑战, 导水通道识别是底板水害防治的关键问题。论文结合微震监测原理, 提出基于微震能量密度及岩层破裂连通度反演导水通道的识别方法, 以河北葛泉矿东井11916工作面底板突水监测工程为背景, 应用上述基于震源参数的底板导水通道识别技术, 通过连通路径反演得到11916工作面内陷落柱区域存在1~3条主导裂隙, 通过视电阻率监测数据验证了导水通道的存在。结果表明, 以微震能量密度及连通度表征底板岩层采动裂隙的导通性是可行性的;研究成果为推动微震监测技术在底板水害防治中的应用提供了一条新途径, 同时, 为提升底板突水监测预警水平奠定了重要基础。     

矿井电阻率法监测系统在采煤工作面水害防治中的应用

煤矿智能化、无人化开采迫切需要水害隐患地质透明化为其保驾护航。矿井电阻率法监测系统针对工作面回采过程中的水害问题,采用伪随机信号发射和全波形数据采集提高设备的抗干扰能力,采用电极接地条件一致性校正和监测数据归一化处理等手段压制假异常,采用时移电阻率成像实现水害隐患电阻率异常响应的识别和提取,通过监测工作面回采过程中顶、底板电阻率变化对水害风险进行判识,实现采动工作面水害隐患的地质透明化。结合矿井电阻率法监测系统近年来的井下现场试验,分别介绍其在顶、底板水害监测中的应用案例。井下试验结果显示,电阻率法监测可以有效捕捉顶、底板出水过程的前兆信息。但在实际应用中,矿井电阻率法监测系统依旧面临强电磁干扰以及采空区监测线缆难以保护等问题,并且采掘扰动对煤岩电阻率的影响机理研究不足,导致对电阻率异常进行分析解释时存在较大争议,还需要进一步开展相关研究工作。      

三维泊松方程数值模拟的多重网格方法

本文简要介绍了多重网格方法的基本思想和原理,然后应用多重网格(MG)方法求解三维泊松方程,网格尺度从17×17×17逐次增加至257×257×257,并与不完全Chelesky共轭梯度法(ICCG)、Gauss直接解法进行比较,结果表明,MG方法计算速度明显优于ICCG、Gauss方法,对于129×129×129网格的三维数值模拟费时43s,比ICCG法快7倍,而对于257×257×257超大型网格的三维数值模拟也仅需412s.     

超大采高工作面顶板电阻率监测可行性试验

顶板覆岩破坏是造成回采工作面突水的主要原因之一,利用矿井电法进行顶板电阻率监测可以对覆岩破坏情况进行动态探查,但是超大采高工作面顶板电阻率监测面临着常规方法音频信号难以穿透、顶板监测电极埋设施工困难以及回风巷顶板监测电极难以保护等问题。为了解决上述问题,利用音频电透仪和回采工作面电阻率监测系统开展了超大采高工作面顶板电阻率监测可行性试验研究。结果显示:单极-偶极装置音频信号透视穿透距离可达340 m;锚杆可以作为监测电极进行电流发射和信号采集;可以将回风巷监测电极布置于巷道底板加以保护。在某矿超大采高工作面部署了回采工作面电阻率监测系统,信号测试结果与可行性试验的结论一致。