聚焦鉆孔直流電法超前探測模擬研究.pdf

1、礦井在建設和生產過程中，礦井水災是常見的煤礦主要災害之一，巷道掘進面突水問題更是非常嚴峻。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，危害十分嚴重。因此，在巷道掘進之前對掌子面前方進行超前探測，是保證礦井安全生產的必要工作之一。但是，井下巷道工作范圍有限、條件復雜，并且存在許多干擾因素，比如巷道內的電性異常體、地層、巷道空間以及旁側干擾等。這些干擾因素嚴重影響了超前探測效果，對前方地質異常體的判斷出現偏差。
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2、對以上超前探測過程中存在的問題，查閱了大量的國內外文獻，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布置測量電極來進行超前探測，可有效屏蔽巷道后方以及旁側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的基本原理，研究了全空間條件下存在層狀介質及球狀介質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行數值計算；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，建立巷道旁側干擾體與前方異常體并存時的地電模型，針對巷道旁側異干擾體深度、電阻率以及與掌子面間的水平距離三種影響因素進行模擬分析，進一步對比分析常規(guī)巷道直流三極法和聚焦鉆孔直流電法兩