礦井巷道超前探測全空間瞬變電磁場數(shù)值模擬研究.pdf

1、近幾年隨著我國對煤炭需求量越來越高，煤礦的生產(chǎn)安全越來越成為一個不能忽視的問題，尤其是礦井水災害，而巷道掘進前方的隱伏含水地質(zhì)構(gòu)造如斷層、陷落柱等是造成礦井安全生產(chǎn)的主要威脅，礦井瞬變電磁法具備對低阻體反應靈敏，裝置簡單方便的特點，成為礦井水探測的首選方法，但是礦井瞬變電磁與地面瞬變電磁法理論有很大的不同，而且礦井地質(zhì)條件復雜，所以只有加強礦井瞬變電磁法理論方面的研究，才能對礦井掘進巷道進行精細探測。
　　論文首先由麥克斯韋方程出

2、發(fā)，推導瞬變電磁場的擴散方程，將其進行傅里葉變換，建立波數(shù)場的有限差分方程，選取合適的空間步長和時間步長以提高模擬精度，推導有限差分方程邊界條件，選取滿足模擬精度的波數(shù)個數(shù)和范圍，再通過反傅氏變換將差分方程轉(zhuǎn)換到空間域，得到在全空間范圍內(nèi)電磁場響應。
　　然后選取礦井有代表性的突水地質(zhì)構(gòu)造建立地電模型，對理論模型進行數(shù)值模擬分析，采用水平和垂直激發(fā)方式了解瞬變電磁場在全空間條件下的擴散規(guī)律。對含突水構(gòu)造的地電模型進行數(shù)值模擬分析，

3、研究瞬變電磁場在地電模型中的傳播規(guī)律，分析影響瞬變電磁場傳播的因素。最后采用井下頂?shù)装逄綔y和超前探測成果資料與數(shù)值模擬結(jié)果進行對比分析，總結(jié)在不同含水構(gòu)造的地電模型中全空間影響下地電體的瞬變電磁響應特征。
　　研究表明;采用地空邊界方式處理巷道邊界可以避免巷道內(nèi)對空氣電阻率的設置，礦井突水構(gòu)造會造成瞬變電磁場在傳播中發(fā)生畸變，通過研究含斷層、陷落柱層狀全空間瞬變電磁場的擴散衰減規(guī)律與響應特征，進而揭示了瞬變電磁全空間探測技術機理。