钻杆供电超前探测数值模拟研究

隧道/煤矿巷道掌子面前方致灾地质因素探查一直是困扰安全掘进的工程难题。为解决超前探测存在的问题,提出了一种基于钻杆供电的超前探测方法。该方法利用掘进钻杆作为供电电极,将激发电流"传输"到迎头前方,在巷道/已有的钻孔内布设测量电极,接收电位信号。数值模拟结果表明,与传统的三极探测方法相比,基于钻杆供电方法极大提高了测量异常的幅度,大大提高了测量结果的准确度和可信度。     

直流电法超前探测沙槽模拟实验

直流电法超前探测是研究掘进工作面前方地层电性变化规律,预测掘进面前方含、导水构造的分布和发育情况的一种井下电法探测新技术。本次超前探测实验是通过在沙坑中埋设已知的低阻体,在模拟巷道中布置电极的方式,采用网络并行电法勘测系统将前方已知的物体探测出来。因为资料采集不受外界电流和其他环境的影响,探测结果较为理想,可以较为清楚的反应前方的异常体,验证其电法超前探测的可行性。     

井下直流电法超前探测技术及其应用

矿井直流电法超前探测技术是一种全空间电法勘探技术。它以岩石电性差异为基础，在全空间条件下建场，应用全空间电场理论处理和解释有关矿井水文地质问题。可广泛用于解决煤矿井下巷道掘进头前方100m距离范围内含水裂隙、岩溶、断层、陷落柱、老空区、火烧区等异常地质体的探查问题。井下直流电法超前探测技术是利用体积效应进行探测系统设计和资料处理的，采用点源三极装置进行井下数据采集工作，无穷远电极对巷道内测量电极的影响可以忽略不计，因此其探测数据包括了巷道及其围岩影响在内的全空间范围内岩石、构造等各种地质信息。     

煤矿井下孔中直流电法超前探测数值模拟研究

为解决煤矿井下独头巷道超前探测问题,对层状介质下钻孔内供电、接收工作模式三维直流超前探测模型,采用有限单元法进行了数值模拟。结果表明,钻孔内供电并接收,极大提高了异常幅度,简化了视电阻率曲线与异常的对应关系,极大提高了对未知致灾隐患的探查能力。     

基于高分辨直流电法的隧道超前地质预报异常探测研究

采用高分辨直流电法,对隧道不同空间位置的不良地质体探测异常特征进行了数值试验,并结合物理模型试验进行了分析研究。介绍了高分辨直流电法隧道超前探测机制和有限元求解原理;通过建立有限单元模型,对含隧道空腔全空间点源场的电位分布进行了数值试验,分析了不同地电条件下隧道不良地质体的视电阻率曲线形态特征;结合物理模型试验结果,对隧道不同空间位置的不良地质体探测进行了模拟试验。结果表明:在隧道空间内采用高分辨直流电法对围岩进行不良地质体的探测具有空间选择性,仅从GU或视电阻率曲线难以判断隧道掌子面前方的不良地质体,但对位于隧道底板或侧帮的不良地质体探测效果较好。研究成果对利用高分辨直流电法应用于隧道不良地质异常体的超前地质预报选择以及适用性具有一定的参考意义。     

直流电测深法探测岩溶的效果

本文概述在湖北横石、水牛山两区,配合钻探资料用电反射系数法、趋势面分析法进行电测深资料解释所获得的岩溶裂隙带的空间分布规律及其内部结构的初步成果。     

巷道煤层天然电磁波法超前探测

利用天然电磁波研制的DTY型地电探测仪,多年来一直在地面探查煤层厚度和附近小构造。根据生产需要,研制了井下巷道煤层超前探测仪,在巷道掌子面前顺着煤层的视倾角可以超前探测100 m内煤层厚度,及煤层附近的小断层。     

矿井瞬变电磁法超前探测研究

本文通过实例介绍了矿井瞬变电磁法超前探测的基本原理及井下施工技术。实际应用表明,该方法对解决巷道掘进迎头方向的水害隐患及确保巷道安全是一种快捷、有效的勘查手段,可以为煤矿地质保障系统提供重要的技术依据。     

直流电测深法在探测断层中的应用

本文以直流电测深法探明断层这一实例,说明断裂构造对地下水的贮存和运移起控制作用,为研究区开发利用地下水提供了依据。     

直流电测深法与中心回线瞬变电磁法联合反演

分析了直流电测深法(VES)与中心回线瞬变电磁法(TEM)对地层的响应特征,结果显示:TEM对低阻层反应灵敏,而VES对高阻层具有较高的分辨能力.基于TEM与VES对地层响应特征互补的特点,尝试将TEM与VES数据进行联合反演,模型试算结果表明,联合反演的效果明显比单一方法反演的效果好.     

三维坑道直流聚焦法超前探测技术

对坑道超前探测方法中的三维坑道直流聚焦法的电极组合作了研究.计算、分析了2个同性点电源的电流分布规律,指出由于电流的相互排斥作用,电流密度在这两个点电源的中垂线下一定深度处产生最大值,这个深度与这两个点源之间的距离成正比.基于上述理由,设计出3种电极组合:四点电源、五点电源和九点电源布极方式.用三维有限单元数值模拟的方法计算了上述3种电极系的空间电位分布,发现九点电源方式对电流聚束效果较好,而且当主电极电流小于屏蔽电极电流时效果最好.     

井下电法超前探测方法及其应用

通过阐述井下电法超前探测原理及井下全空间影响因素,从提高探测准确度着手,提出了三点-三极超前探测方法、施工技术、解释方法。其特点是能避免掘进头后方巷道及层状地层电性变化的影响,突出巷道前方的地质异常,大大提高了准确度。      

直流电法在探测老窑采空区的应用

在各种工程地质、环境地质中、对地下采空区的探测是地球物理勘探的一项重要内容。文章从物性参数研究、技术方法择方面入手，探讨了直流电法探测老窑采空区的可行性，并以实例介绍了解决该问题所取得的经验。     

接地网对采空区直流电法探测的影响

地下采空区的存在极易造成电力杆塔倾斜、沉降,是电网安全稳定运行的重大隐患。因此,探测输电走廊下的采空区意义重大。接地网的存在会对测量的数值产生一定的影响,导致探测结果不准确。而且在实际探测中,有些探测位置不可避免地遇到有电力杆塔的位置,而杆塔下侧埋有接地网。对接地网存在时采空区的探测进行研究,利用电磁场理论建立了数学模型,并且进行了仿真研究,通过不同探测方式下接地网对探测数据的影响分析,考察了接地网对采空区探测数据的影响规律。同时,针对影响较大的区域进行了划分,提出了合理化的建议,可以为输电走廊下的采空区探测的实际工程工作提供参考和指导。     

直流电法在探测废弃地下洞室中的应用

通过两个实例说明,使用直流电法进行视电阻率测量时,仪器轻便,操作简单,成果直观。用于探测废弃地下洞室是可行的。该方法装置种类繁多,针对不同的工作条件和工作目的,选用不同的装置,可以取得令人满意的效果。     

矿井探地雷达井下快速超前探测与数据分析

煤矿井下条件复杂,生产进度快,探测掘进面平整度差。为了准确探测矿井掘进工作面前方地质构造情况,基于探地雷达反射原理,介绍探地雷达在井下工作实用探测方式,探讨了井下探地雷达数据处理和波形分析方法,结合在煤矿井下的应用试验,分析探地雷达实际使用效果,指导煤矿安全生产。     

矿井直流电法超前探中巷道影响的数值模拟

影响井下直流电法超前探测效果的因素较多,巷道空腔对全空间电流场分布的影响就是其中之一。论述了有限单元法模拟井下稳定电流场正演模型,介绍了全空间条件下三维模型中的点源电场的边值及变分问题;模拟在巷道内加载定点电流源,通过巷道影响因子研究巷道空腔对全空间稳定电流场分布的影响。数值模拟结果表明,巷道影响与巷道几何尺寸大小、供电电极布置及巷道围岩导电性有关。     

隧道含水构造直流电阻率法超前探测研究

含导水构造和岩溶裂隙水的探查是亟需研究和解决的关键问题。直流电阻率法以其对低阻体反映敏感、分辨率高等优点被引入到隧道掌子面前方含水构造的预报工作中。首先,推导出了无限全空间中球体含水构造直流电法超前探测的解析解公式,并在利用有限元数值方法进行正演分析的基础上,借助“比较法”将含隧道腔体的三维空间中超前探测视电阻率数据转换为无限全空间中的数据,并探讨了由MN电极附近电阻率不均匀所造成的干扰以及识别和去除这种干扰的方法。然后,设计了基于全空间球体含水构造超前探测解析公式的阻尼最小二乘反演方法,对隧道中多组球体含水构造模型进行了较为成功的反演。另外,探讨了其他形状的有限体积的含水构造超前探测异常规律,提出了“等效球体”的概念,亦在全空间球体含水构造超前探测解析公式的基础上设计了快速反演方法。最后,利用物理模型试验验证了有限元数值正演方法和阻尼最小二乘反演技术的可行性和有效性,为实际工程中含水构造的直流电法超前预报奠定了基础。     

聚焦电流法隧道超前探测导电纸模拟

为了解决传统直流电法隧道超前探测易受旁侧影响的问题,文章根据侧向测井的电极系布置,研究和提出了三种聚焦电流法隧道超前探测电极布置方式。在导电纸实验中,通过不同的电极排列方式和实验参数设置,研究和分析了聚焦电流法隧道超前探测效果的影响因素及其探测曲线特征。导电纸实验表明：聚焦电流法具有较好的超前探测效果,并且数据处理解释简单。     

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。