矿井直流电法偶极-偶极超前探测装置模拟及其应用

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作者 岳建华 滕小振 +3 位作者 习丹阳 张河瑞 吴晓康 鲁凯亮 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期564-571,共8页

煤矿井下直流电法超前探测是探查掘进工作面前方含导水构造的主要方法之一,现场实际应用时多采用基于球壳理论发展出来的三极超前探测装置,近年来许多学者对该装置的探测精度与分辨率产生了质疑,且该装置井下施工时需布置无穷远电极,进... 煤矿井下直流电法超前探测是探查掘进工作面前方含导水构造的主要方法之一,现场实际应用时多采用基于球壳理论发展出来的三极超前探测装置,近年来许多学者对该装置的探测精度与分辨率产生了质疑,且该装置井下施工时需布置无穷远电极,进而造成施工效率低和成本高等问题。为提高直流电法超前探测精度和现场施工效率,提出了矿井直流电法偶极-偶极超前探测装置,通过理论研究、数值模拟和实测数据分析相结合的方式,对偶极-偶极装置的探测能力进行研究。首先,建立全空间地电模型对直流偶极子源的电场分布特征进行正演模拟,证明了该方法在直流电法超前探测中的可靠性与可行性。然后,通过设置均匀全空间地电模型和含不同形状低阻异常体的地电模型进行数值模拟,对比分析了单极-偶极与偶极-偶极装置的超前探测效果及对低阻异常体的响应特征。最后,通过现场试验,获得了掘进巷道工作面前方的电性响应特征,采用瞬变电磁超前探测方法进行对比分析,得到工作面前方5~45 m内有一处低阻异常,经钻探验证该异常属实。结果表明:采用矿井直流电法偶极-偶极超前探测装置可以有效地探查掘进工作面前方的低阻异常体,且该方法探测精度和施工效率高,节省了大量的人力和物力,具有理论意义和实际应用价值。 展开更多

关键词 矿井直流电法 超前探测 偶极-偶极装置 数值模拟 响应特征

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矿井直流电法超前预报球体构造的初步理论及沙槽实验研究 被引量：11

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作者 韩光 庄德玉 +1 位作者 田劼 吴淼 《煤炭工程》 北大核心 2009年第3期69-72,共4页

针对矿井直流电法掘进超前探测技术理论发展不够完善的现状,建立了独头巷道掘进面前方存在球体溶洞时的超前探测数学模型,发展了预报球体溶洞的超前探测理论,探讨了溶洞至掘进面距离、溶洞半径、埋深等参数与视电阻率异常的联系,给出了... 针对矿井直流电法掘进超前探测技术理论发展不够完善的现状,建立了独头巷道掘进面前方存在球体溶洞时的超前探测数学模型,发展了预报球体溶洞的超前探测理论,探讨了溶洞至掘进面距离、溶洞半径、埋深等参数与视电阻率异常的联系,给出了相应理论曲线或经验公式,并采用沙槽模拟实验对理论进行验证,对完善超前探测的资料解释技术,提高预报准确度具有指导意义。 展开更多

关键词 矿井直流电法 超前探测理论 沙槽模拟实验 球体溶洞

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矿井直流电法全空间电场分布数值模拟及影响因素 被引量：11

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作者 占文锋 武玉梁 李文 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期139-147,共9页

矿井直流电法超前探测效果影响因素较多,为讨论井下不同因素对地下全空间电流场分布的影响,运用Ansoft Maxwell有限元软件,分别建立均匀介质、巷道开挖及低阻异常层状模型进行正演模拟。结果表明:受巷道开挖影响,全空间电场由同心环状... 矿井直流电法超前探测效果影响因素较多,为讨论井下不同因素对地下全空间电流场分布的影响,运用Ansoft Maxwell有限元软件,分别建立均匀介质、巷道开挖及低阻异常层状模型进行正演模拟。结果表明:受巷道开挖影响,全空间电场由同心环状分布变为螺旋状分布,且受巷道空腔影响,巷道顶板电场强度、电流密度明显小于底板,靠迎头一侧电流、电流密度在迎头附近出现跳跃增大,呈现电流集中现象。由于地电断面的存在,电场强度和电流密度在分界面处均发生折射现象。受低阻体的"吸引"作用,低阻体内部电流沿其走向流动,电场强度降低而电流密度升高;低阻体外部电场强度升高,电流密度降低;并在异常体边角处出现明显的电流集中现象。受此影响,整个区域视电阻率均有所下降。与理想状态等电位相比,由于巷道及异常体的存在,电场强度和电流密度差值等位线略有畸变,导致掘进迎头前、后等电位面距供电电极并不完全相等,掘进迎头前方小于后方。在实际运用直流电法进行巷道超前探测时,应综合考虑顶底板岩性、厚度及低阻体电阻率、规模及与迎头距离等诸因素对低阻体实际位置的影响。 展开更多

关键词 矿井直流电法超前探测 影响因素 电场强度 模拟分析

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基于ARM Cortex-M3内核矿井直流电法仪的研制 被引量：5

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作者 宁殿艳 张仲礼 +2 位作者 王继矿 汪凯斌 李超 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2011年第1期68-71,共4页

直流电法仪在预防煤矿水害中发挥重要作用,但传统直流电法仪的核心芯片多采用51系列单片机,具有功耗大、存储容量小、操作不方便,难以携带等缺点,在一定程度上制约了直流电法仪的应用。文中从矿井直流电法仪的工作原理出发,采用基于ARM ... 直流电法仪在预防煤矿水害中发挥重要作用,但传统直流电法仪的核心芯片多采用51系列单片机,具有功耗大、存储容量小、操作不方便,难以携带等缺点,在一定程度上制约了直流电法仪的应用。文中从矿井直流电法仪的工作原理出发,采用基于ARM Cortex-M3内核的STM32处理器和基于Σ-Δ技术的24位高分辨率ADC器件对传统矿井直流电法仪进行了升级、改造,重新设计了硬件电路和软件程序。与传统矿井直流电法仪相比,新设计的直流电法仪具有精度高、成本低、功耗小、存储容量大、通讯方便和人机界面友好等优点。 展开更多

关键词 矿井直流电法仪 ARM CORTEX-M3内核 FAT16文件系统

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矿井直流电法技术应用现状与展望 被引量：3

5

作者 杨少文 张平松 +3 位作者 许时昂 吴海波 邱实 焦文杰 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第8期20-29,共10页

矿井直流电法作为一种高效的地球物理勘探手段,在精准圈定各类异常区方面发挥了重要作用。井下探测空间小、干扰多、技术要求高,其发展受到诸多因素限制,因此,建立快速采掘模式下与智能化矿井生产相匹配的矿井直流电法技术体系意义重大... 矿井直流电法作为一种高效的地球物理勘探手段,在精准圈定各类异常区方面发挥了重要作用。井下探测空间小、干扰多、技术要求高,其发展受到诸多因素限制,因此,建立快速采掘模式下与智能化矿井生产相匹配的矿井直流电法技术体系意义重大。从基本原理、技术发展及分类3个方面对矿井直流电法进行了概述,总结了矿井直流电法用于顶底板探查、巷道超前探测、工作面内异常区探查等方面的最新进展;对矿井直流电法仪器与设备研发进展进行了分析,列举了常见的几类矿井直流电法仪器;分析了矿井直流电法在解决工程问题中存在的关键问题:(1)目前矿井直流电法超前探测技术在含/导水异常体圈定空间的定位精度低,同时存在有效探测距离不足的问题。(2)矿井直流电法施工空间狭小,在有限的测试空间内,多方位地质异常体电性响应叠加,增加了数据处理和解释难度。(3)矿井直流电法在井下应用时易受场地金属源干扰,特别是受掘进机、液压支架、锚锁(网)支护、轨道、输送管道等大型金属件影响。对矿井直流电法未来发展方向进行了展望:(1)构建多源地电场数据响应特征库。(2)多源数据融合解释。(3)建立矿井直流电法智能化监测体系。 展开更多

关键词 矿井直流电法 顶底板探查 巷道超前探测 异常区探查 地电场数据响应特征库 多源数据融合解释 智能化监测体系

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利用矿井直流电法探测技术防治顶板水害 被引量：14

6

作者 毛明仓 韩德品 张维新 《矿业安全与环保》 北大核心 2010年第2期64-66,共3页

采用矿井直流电法探测顶板构造水技术,结合定点钻探预放水的方法,开展了黄陵二号煤矿预防顶板突水的应用研究,结果表明,该技术能探测工作面顶板隔水层厚度、隔水层内潜在突水通道的空间位置及含水层富水性分布规律。实践表明,该技术在... 采用矿井直流电法探测顶板构造水技术,结合定点钻探预放水的方法,开展了黄陵二号煤矿预防顶板突水的应用研究,结果表明,该技术能探测工作面顶板隔水层厚度、隔水层内潜在突水通道的空间位置及含水层富水性分布规律。实践表明,该技术在黄陵二号煤矿能科学指导顶板水害防治工作,保障煤矿生产安全。 展开更多

关键词 矿井直流电法 采煤工作面 顶板 水害防治 应用

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顶板老窑水危险源矿井直流电法探测技术与应用 被引量：13

7

作者 张存乾 赵建国 +1 位作者 屈永利 杜飞虎 《矿业安全与环保》 北大核心 2010年第1期30-32,35,共4页

顶板老窑采空积水区是下水平煤层开采的危险源。为了准确探测上层煤老窑采空区积水危险源位置,通过研究采煤工作面顶板老窑采空区性质及其地球物理特征,采用矿井直流电法探测技术研究了顶板采空积水区的分布规律。结果表明,该技术能准... 顶板老窑采空积水区是下水平煤层开采的危险源。为了准确探测上层煤老窑采空区积水危险源位置,通过研究采煤工作面顶板老窑采空区性质及其地球物理特征,采用矿井直流电法探测技术研究了顶板采空积水区的分布规律。结果表明,该技术能准确探测工作面顶板老窑采空积水区的位置及其分布范围,能指导井下疏放水钻孔定位,可为保障煤矿生产安全提供科学依据。 展开更多

关键词 顶板 采空区积水 危险源 矿井直流电法 勘探

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YDZ（A）矿井直流电法仪

8

《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2005年第5期F0004-F0004,共1页

使用三极空间交汇探测法．可以预测堵头前方80m范围内存在的导含水构造（断层、陷落柱、裂隙破碎带、老空巷道）．

关键词 YDZ(A)矿井直流电法仪 三极空间交汇探测法 导含水构造 技术参数 视电阻率

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超前探测灾害性含导水地质构造的直流电法 被引量：115

9

作者 韩德品 李丹 +1 位作者 程久龙 王鹏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期635-639,共5页

通过研究矿井直流电法7电极系探测装置系统,成功开发出煤矿掘进巷道顺层超前探测含导水构造的直流电法探测方法,解决了较长距离定量预测煤矿掘进工作面前方灾害性含导水构造及其位置的难题。通过深入研究地层层状空间的影响及消除方法... 通过研究矿井直流电法7电极系探测装置系统,成功开发出煤矿掘进巷道顺层超前探测含导水构造的直流电法探测方法,解决了较长距离定量预测煤矿掘进工作面前方灾害性含导水构造及其位置的难题。通过深入研究地层层状空间的影响及消除方法、地层各向异性的影响及消除方法、测量电极M、N附近的影响及消除方法、掘进巷道非正前方的影响及消除方法等资料处理技术,获得了掘进巷道(或隧道)工作面前方地质异常体的电性异常分布信息,能定量解释掘进巷道前方0～140m内灾害性含导水地质构造及其位置。 展开更多

关键词 超前探测 含导水构造 矿井直流电法

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基于矿井电法的矿井水害超前探测技术研究 被引量：14

10

作者 牟义 丰莉 姜国庆 《煤炭工程》 北大核心 2013年第5期109-111,共3页

为了对煤矿巷道掘进前方各类含水体进行有效的预测预防,消除突水的潜在威胁,保证煤矿的安全掘进,文章以矿井瞬变电磁法和矿井直流电法探测技术为例,通过井下超前探测数据采集、数据预处理和反演计算,形成电阻率剖面图,来解释巷道掘进头... 为了对煤矿巷道掘进前方各类含水体进行有效的预测预防,消除突水的潜在威胁,保证煤矿的安全掘进,文章以矿井瞬变电磁法和矿井直流电法探测技术为例,通过井下超前探测数据采集、数据预处理和反演计算,形成电阻率剖面图,来解释巷道掘进头前方含水情况,建立了一套适合煤矿掘进过程中超前预报含水体的技术方法,结果表明:综合采用矿井瞬变电磁法和矿井直流电法对各类含水体探测更为精细。 展开更多

关键词 矿井瞬变电磁法 矿井直流电法 超前探测 矿井水害

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矿井电法探测工作面底板潜在突水构造的应用 被引量：17

11

作者 雷贵生 韩德品 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2007年第6期24-26,共3页

通过矿井直流电法探测带压工作面底板水文地质条件的应用,结果表明该技术对探测带压工作面底板含水层、潜在突水构造的位置及其分布规律效果好,能及时提供采煤工作面范围内具体的防治水资料,对预防工作面突水、保证生产安全具有重要指... 通过矿井直流电法探测带压工作面底板水文地质条件的应用,结果表明该技术对探测带压工作面底板含水层、潜在突水构造的位置及其分布规律效果好,能及时提供采煤工作面范围内具体的防治水资料,对预防工作面突水、保证生产安全具有重要指导作用。 展开更多

关键词 矿井直流电法 带压工作面 潜在突水构造

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中国矿井物探技术发展现状和关键问题 被引量：195

12

作者 刘盛东 刘静 岳建华 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期19-25,共7页

以煤为主的能源消费结构、复杂的成煤模式和开采条件决定了中国矿井物探技术的发展具有自身特点。在总结矿井地震法、矿井电磁法为代表的矿井物探技术发展历程的基础上,立足于国内煤炭开采现状,认为当前矿井物探技术需要在全空间、多场... 以煤为主的能源消费结构、复杂的成煤模式和开采条件决定了中国矿井物探技术的发展具有自身特点。在总结矿井地震法、矿井电磁法为代表的矿井物探技术发展历程的基础上,立足于国内煤炭开采现状,认为当前矿井物探技术需要在全空间、多场耦合方面加强基础研究;在矿井物探装备、观测系统、反演方法等方面,应结合物联网技术、巷道钻孔组合空间,进行技术研发;矿井地震、煤层槽波、直流电法、瞬变电磁法、无线电波坑透法等是矿井物探的主要方法,这些方法需要走勘探、监测并举,多场耦合、协同解释的道路。对复杂采空区、灰岩水、煤与瓦斯突出等灾害源的探测是矿井物探面临的任务和关键问题。 展开更多

关键词 矿井物探 煤矿灾害源 矿井地震法 矿井直流电法 矿井瞬变电磁法

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矿井独头巷道掘进超前探测技术现状 被引量：26

13

作者 田劼 韩光 +1 位作者 吴钰晶 吴淼 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2006年第8期17-20,共4页

介绍了几种适合独头巷道的超前探测技术,详述了其勘探原理、工作方法、国内仪器现状及特点等,对煤矿井下掘进超前探测技术的合理选择具有一定借鉴意义。

关键词 矿井物探 掘进超前探测 矿井直流电法 地质雷达 地震勘探

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薄层灰岩带压开采防治水技术研究 被引量：10

14

作者 周杨 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2018年第2期217-223,共7页

为了实现西坡矿5111工作面安全带压开采,减小底板薄层灰岩含水层对回采工作面的安全威胁,通过水文地质条件分析、采后底板破坏深度预计、突水系数法评价等多种手段评价该面带压开采突水危险性,认为工作面最大突水系数为0.084 MPa/m,大... 为了实现西坡矿5111工作面安全带压开采,减小底板薄层灰岩含水层对回采工作面的安全威胁,通过水文地质条件分析、采后底板破坏深度预计、突水系数法评价等多种手段评价该面带压开采突水危险性,认为工作面最大突水系数为0.084 MPa/m,大于安全带压开采临界值0.06 MPa/m,发生底板突水的可能性较大。采用矿井直流电法超前探查、井下钻探工程跟进验证、疏水降压工程治理相结合的综合防治水技术手段,探查工作面底板薄层灰岩含水层及隔水层富水异常区,验证并疏放薄层灰岩含水层水,有效降低了工作面底板隔水层带压值,最终实现工作面安全带压开采。结果表明5111工作面底板薄层灰岩含水层富水性不均一,局部存在富水异常区,且具有可疏放性,经过10 d疏水降压,薄层灰岩含水层水位下降36 m,底板隔水层带压值和突水系数均降低至安全带压开采临界值以下,从而实现了工作面安全带压开采,为西坡矿5#煤层安全开采提供了技术支撑,也为该地区条件相似工作面的开采奠定了基础,完善了底板水害防治技术体系。 展开更多

关键词 煤矿防治水 带压开采 矿井直流电法 疏水降压 薄层灰岩

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瞬变电磁超前探测技术在葛泉矿掘进中的应用 被引量：9

15

作者 徐玉增 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2009年第7期108-111,共4页

为了查明掘进巷道前方是否存在采空积水区,排除积水给煤矿生产带来的潜在安全隐患,提出矿井瞬变电磁超前探测掘进面锥体空间的概念,采用矿井瞬变电磁法和三点三极2种超前探测方法,探查巷道掘进前方的地质情况。结果表明:2种探测方法对... 为了查明掘进巷道前方是否存在采空积水区,排除积水给煤矿生产带来的潜在安全隐患,提出矿井瞬变电磁超前探测掘进面锥体空间的概念,采用矿井瞬变电磁法和三点三极2种超前探测方法,探查巷道掘进前方的地质情况。结果表明:2种探测方法对巷道掘进正前方的采空积水区均存在明显的反应,三点三极超前探测方法能分辩出两个不同的采空积水区,而瞬变电磁法则显示出范围较大的一个低阻区域。对比2种超前探测方法的工作过程及探测结果,得出矿井瞬变电磁法更加适合现代煤矿生产环境下的超前探测工作。 展开更多

关键词 矿井瞬变电磁法 矿井直流电法 超前探测

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