聚焦鉆孔直流電法超前探測模擬研究.pdf

1、礦井在建設(shè)和生產(chǎn)過程中，礦井水災(zāi)是常見的煤礦主要災(zāi)害之一，巷道掘進(jìn)面突水問題更是非常嚴(yán)峻。一旦發(fā)生突水，極有可能淹沒采區(qū)和礦井，甚至造成人員傷亡，危害十分嚴(yán)重。因此，在巷道掘進(jìn)之前對掌子面前方進(jìn)行超前探測，是保證礦井安全生產(chǎn)的必要工作之一。但是，井下巷道工作范圍有限、條件復(fù)雜，并且存在許多干擾因素，比如巷道內(nèi)的電性異常體、地層、巷道空間以及旁側(cè)干擾等。這些干擾因素嚴(yán)重影響了超前探測效果，對前方地質(zhì)異常體的判斷出現(xiàn)偏差。
　　本文針

2、對以上超前探測過程中存在的問題，查閱了大量的國內(nèi)外文獻(xiàn)，分析了直流電法超前探測原理，重點研究了聚焦鉆孔直流電法超前探測方法，該方法通過在掌子面布置上下兩個供電電極，并在掌子面前方鉆孔內(nèi)布置測量電極來進(jìn)行超前探測，可有效屏蔽巷道后方以及旁側(cè)不良電性異常體對于超前探測的干擾。
　　首先分析了與直流電法相關(guān)的基本原理，研究了全空間條件下存在層狀介質(zhì)及球狀介質(zhì)點電源場的電位分布解析解。建立了巷道前方存在低阻板狀異常體時不同布極方式的地電模

3、型，分別研究其布極特點及原理；其次，運用有限差分方法對全空間點電源場電位分布進(jìn)行數(shù)值計算；然后，分別運用不同布極方式的直流電法超前探測對于地電模型進(jìn)行正演研究，對比分析了不同探測方式下所得出的視電阻率曲線，突出了聚焦鉆孔直流電法對于前方異常體更為靈敏；最后，建立巷道旁側(cè)干擾體與前方異常體并存時的地電模型，針對巷道旁側(cè)異干擾體深度、電阻率以及與掌子面間的水平距離三種影響因素進(jìn)行模擬分析，進(jìn)一步對比分析常規(guī)巷道直流三極法和聚焦鉆孔直流電法兩