矿井瞬变电磁矩形回线源瞬变电磁响应研究

为研究均匀全空间介质中任意点（除发射框边）处矩形回线源瞬变电磁响应,从全空间磁偶极子的切向电场和水平圆形回线发射框中心磁场出发,采用互易原理和积分法推导了全空间任意点处的瞬变响应。通过对全空间瞬变场磁场Bz及其时间导数?Bz/?t的核函数Y(ω)和Y’(ω)特征的研究,将全程瞬变响应分为早期、中期和晚期。Y(ω)的早期和晚期阶段,其内层误差函数采用渐近展开式,外层积分采用直接多项式积分;中期阶段,内层误差函数采用有理契比雪夫展开式,外层积分采用龙贝格积分。Y’(ω)的晚期和非对角区域的早期采用误差函数渐近展开式;Y’(ω)的中期和对角区域的早期采用龙贝格积分。采用理论模型计算验证了公式的精度。结果表明,该算法求取的数值解,其Bz核函数Y(ω)的相对误差可以控制在1×10-6%以内;而?Bz/?t的核函数Y’(ω)的相对误差可以控制在1×10-4%以内。早期阶段,Bz和?Bz/?t在发射框内部的极值中心沿着与短边呈45°夹角方向向发射框内部移动,并且短边处的两个极值中心先行合并,然后再沿长边方向合并;?Bz/?t极值向发射框内部和发射框外部移动的速度大于Bz相应的移动速度。     

矿井TEM与地震联合反演导水陷落柱的试验研究

陷落柱对煤矿安全生产威胁极大,矿井TEM和地震勘探是2种主要的导水陷落柱探查方法,矿井TEM对富水性敏感,地震勘探空间分辨率高,为了充分利用2种方法各自优势,提出了基于矿井TEM和地震联合反演的导水陷落柱精细探测方法。首先,提出了基于镜像2D电阻率模型和全空间1D TEM正演算法的矿井拟二维(Pseudo-2D) TEM反演算法。矿井Pseudo-2D TEM反演算法既满足交叉梯度联合反演算法对2D模型的需要,又具有较快的反演计算速度。然后,通过去掉常规联合反演目标函数中的地震正演项,只在交叉梯度项中保留地震波阻抗模型参数,建立了单向交叉梯度联合反演算法。在单向交叉梯度联合反演算法中,地震波阻抗模型只对TEM反演进行约束,电阻率模型不对地震反演进行约束,地震波阻抗反演可以通过商业软件完成,TEM反演采用矿井Pseudo-2D TEM反演算法。通过对地震波阻抗模型进行双三次插值处理,实现地震波阻抗模型和电阻率模型之间的模型网格匹配。通过基于K-means算法的地震波阻抗模型聚类分割处理方法消除地震波阻抗模型中的次要结构变化,增加联合反演稳定性。最后,建立了含导水陷落柱地质-地球物理模型,采用有限差分方法分别进行了3D矿井TEM和3D地震勘探正演计算,对正演模拟数据进行了单独反演和联合反演计算。结果表明:联合反演能够同时重建理论模型的形状和电性特征,联合反演结果不仅具有较高的空间分辨率,而且能够反映陷落柱的富水性,优于单独TEM和单独地震方法反演结果。相比传统联合反演方法主要应用于大尺度目标体探测或浅地表成像,基于矿井TEM和地震的单向交叉梯度联合反演方法可以实现大深度小尺度目标体的精细探测。     

矿井工作面底板突水安全预警系统构建研究

从工作面底板突水相关概念出发,在分析底板突水各影响因素的基础上,阐述了底板突水安全预警系统建立的作用与意义.以安全预警理论为指导,结合矿井水害防治工作的实际需要,构建了工作面底板突水安全预警系统,提出系统的逻辑结构和总体构架,并对系统主要组成层面的功能进行了分析,为建立底板突水安全预警系统提供了一个新颖的实现方案.     

影响煤矿安全生产的主要因素——人的心理因素分析

从煤矿工作人员在工作期间存在的能够导致安全隐患的心理因素出发,分析了可能导致安全事故的心理因素,并提出相应措施对其进行预防。     

煤矿深部采区岩层富水性短偏移距瞬变电磁法探测

为了解决矿井深部岩层水文地质条件的探测,论文探讨了接地线源短偏移距瞬变电磁法的理论及应用。论文介绍了基于感应涡流场电性源短偏移距瞬变电磁法的基本原理和工作方法,结合某煤矿深部采区岩层富水性探测,分析了测区地层的地球物理特征,在视电阻率和深度精细计算处理的基础上,详细分析了瞬变电磁法采用接地线源短偏移距装置进行大采深岩层富水性探测中的地质效果和可靠性,实现了采用1000m的短偏移距达到1500m的探测深度。研究表明,电性源短偏移距瞬变电磁法在探测深部采区岩层富水性方面具有探测深度大和地质效果好的特点。     

矿井瞬变电磁法波场变换与数据处理方法研究

矿井瞬变电磁法探测电性界面分层的准确性关系到探测地质效果。探讨了瞬变电磁波场变换理论,提出了矿井瞬变电磁波场变换算法,对实际矿井瞬变电磁数据进行了波场变换,提出了波场变换数据处理及成像方法,实现瞬变电磁剖面到拟地震剖面的转换,达到对电性界面的准确划分。结合矿井顶板岩层富水性探测的工程实例对矿井瞬变电磁波场变换及其数据处理方法的实用性和有效性进行了验证,取得了较好的地质效果。研究表明：矿井瞬变电磁波场变换及数据处理方法能够提取瞬变电磁数据中所包含的电性界面信息,解决矿井瞬变电磁法探测在准确确定电性界面方面的不足,突出弱异常进而提高分辨率。     

矿井瞬变电磁法探测顶板低阻岩层富水性

为研究矿井瞬变电磁法探测麦垛山煤矿工作面顶板侏罗系低阻岩层富水性的效果，建立了工作面顶板低阻岩层局部富水的全空间三维地质模型，分析总结其电磁响应特征。根据麦垛山煤矿顶板岩层富水性矿井瞬变电磁法探测工程应用情况，结合已知水文地质资料，对探测结果进行分析与解释，后期探放水钻孔较好地验证了圈定的相对低阻异常范围的准确性。研究表明：矿井瞬变电磁法能够实现对采煤工作面顶板侏罗系低阻岩层中富水区的准确探查，可为受顶板水害威胁且具有类似电性特征的工作面的开采提供安全地质保障。     

基于信息融合技术的瓦斯传感器故障诊断研究

文章提出了将基于RBF网络的信息融合技术应用于瓦斯传感器故障诊断的思想。该思想的核心是通过对影响测点瓦斯浓度的各种相关信息融合,利用高精度RBF网络逼近器的输出与瓦斯传感器实际的输出之差与设定的阈值比较,实现瓦斯传感器故障的监测诊断。试验表明该技术能对瓦斯传感器进行有效的状态监测和故障诊断。     

高密度电法与瞬变电磁法联合勘查河北承德地区基岩裂隙水

缺水基岩山区的找水定井难度较大,单一地球物理方法很难达到准确找水的目的。为了弥补高密度电法探测深度浅,受地形影响较大等问题,采用高密度电法联合瞬变电磁法对基岩山区地下水进行探测,高效经济地实现山区地下水资源精准勘查。在探讨高密度电法和瞬变电磁法的基本原理和联合探测可行性的基础上,介绍了联合探测的找水前提和依据,结合河北承德地区基岩山区地下水勘查的工程应用,讨论了地形对高密度电法的影响,分析了两种方法的联合探测结果,综合两者低阻异常对应区域最终确定了基岩裂隙含水区,并通过钻孔验证了综合地球物理技术在基岩山区找水的有效性,为今后在类似地质条件地区基岩裂隙水的勘查提供了理论和实践依据。     

层状底板采动应力场的解析计算模型研究

针对底板岩层分层分布的特征,建立了层状底板采动应力场的解析计算模型。通过Fourier变换,得到了任意深度的底板岩层应力和位移分量与采场支承压力之间的传递矩阵关系;基于传递矩阵推导出总体刚度矩阵,从而求得底板应力在积分变换域内的解答;然后基于离散快速傅里叶逆变换计算方法,采用Matlab编程求解出底板深度处的应力解析解,并与传统的均质底板模型计算结果进行了对比分析。分析结果表明:底板岩层的分层特征对其应力场分布存在明显的影响,本文所采用的刚度矩阵方法考虑了不同层岩体形变参数对采场支承压力传递规律的影响,得到的结果更符合实际。该研究对于准确计算采场底板应力分布和破坏深度具有一定的理论意义。