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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超前探测灾害性含导水地质构造的直流电法 被引量：114

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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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掘进工作面直流电法超前探测技术问题探讨 被引量：13

3

作者 李飞 张永超 +3 位作者 连会青 王圣龙 齐黎明 郑贵强 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第12期250-256,共7页

直流电法是目前煤矿掘进工作面超前探测的主要方法,探测效果直接关系煤矿安全生产,对其探测效果有必要做进一步的研究。针对球壳理论,建立了点电源一侧含异常体模型并计算了三维电位值,分析了点电源一侧存在异常体时,在点电源另一侧的... 直流电法是目前煤矿掘进工作面超前探测的主要方法,探测效果直接关系煤矿安全生产,对其探测效果有必要做进一步的研究。针对球壳理论,建立了点电源一侧含异常体模型并计算了三维电位值,分析了点电源一侧存在异常体时,在点电源另一侧的电位分布情况,建立了掘进工作面前方不同距离含立方异常体和无限大板状异常体模型;通过数值模拟计算,研究了视电阻率异常范围和异常体实际大小的关系,以及视电阻率异常位置与异常体实际位置的关系;对位于测线不同位置的异常体模型进行了数值模拟计算,研究了该方法对测线前方和对测线下方异常体的探测灵敏度;建立了典型含水体探测模型,进行了仿真计算,并基于几何交汇原理成图,探讨了典型含水体探测效果;最后介绍了2个典型的未成功探测工程实例,将探测结果和前方已知地层富水情况进行了对比说明。研究结果表明:点电源一侧存在异常体时,在点电源另一侧不会产生突变的异常,球壳理论应用计算结果不是太理想;视电阻率异常范围远大于异常体实际大小,视电阻率异常位置与异常体实际位置亦不对应;超前探测结果主要为巷道底板而不是巷道前方地质情况的反映;直流电法巷道掘进工作面超前探测方法探测精度和分辨率均较低,成果图中难以有效识别异常体的大小和位置,现有掘进工作面直流电法超前探测方法的探测原理和数据处理解释方法有待进一步研究。 展开更多

关键词 直流电法 掘进工作面 超前探测 探测效果

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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

4

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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井下直流电法在掘进工作面超前探测中的应用 被引量：3

5

作者 王国华 杨居友 于景泉 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2003年第F08期42-45,共4页

阐述了矿井直流电法的工作原理、解释方法，应用过程中的探测方法、步骤及应用效果。

关键词 井下直流电法 掘进工作面 超前探测 应用

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井下直流电法超前探测技术及其应用 被引量：2

6

作者 冯利军 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期55-55,共1页

矿井直流电法超前探测技术是一种全空间电法勘探技术。它以岩石电性差异为基础，在全空间条件下建场，应用全空间电场理论处理和解释有关矿井水文地质问题。可广泛用于解决煤矿井下巷道掘进头前方100m距离范围内含水裂隙、岩溶、断层、... 矿井直流电法超前探测技术是一种全空间电法勘探技术。它以岩石电性差异为基础，在全空间条件下建场，应用全空间电场理论处理和解释有关矿井水文地质问题。可广泛用于解决煤矿井下巷道掘进头前方100m距离范围内含水裂隙、岩溶、断层、陷落柱、老空区、火烧区等异常地质体的探查问题。井下直流电法超前探测技术是利用体积效应进行探测系统设计和资料处理的，采用点源三极装置进行井下数据采集工作，无穷远电极对巷道内测量电极的影响可以忽略不计，因此其探测数据包括了巷道及其围岩影响在内的全空间范围内岩石、构造等各种地质信息。 展开更多

关键词 井下直流电法 超前探测 勘探技术 应用 水文地质问题 井下巷道 异常地质体 电性差异

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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

7

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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直流电法布极方式对巷道超前探测精度研究

8

作者 潘越 王月 +3 位作者 李德军 赵卓云 陈尉 孙鹏程 《煤炭工程》 北大核心 2013年第11期93-95,共3页

通过直流电法电极布置几何分析,提出了发射电极与测量电极极距关系公式。对于可能存在地质异常的重点区域可同时调整二者极距,通过增加探测密度的方式提高探测精度。经研究发现电极随布置数量的增加,其探测精度随之提高。通过单倍与多... 通过直流电法电极布置几何分析,提出了发射电极与测量电极极距关系公式。对于可能存在地质异常的重点区域可同时调整二者极距,通过增加探测密度的方式提高探测精度。经研究发现电极随布置数量的增加,其探测精度随之提高。通过单倍与多倍极距对比实验,得出可通过调整极距提高探测精度,解决了直流电法在测量精度不高、定位不准等方面的难题,提高了煤矿生产安全。 展开更多

关键词 直流电法 布极方式 巷道超前探测 测量精度

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再论巷道直流电法超前探测技术的有效性 被引量：14

9

作者 王鹏 鲁晶津 王信文 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第12期257-263,共7页

煤矿井下直流电法超前探测技术是掘进工作面前方富水异常体探测的主要方法之一,在我国煤矿有着近30年的发展历史。有些专家学者通过研究分析,对该技术的有效性提出了质疑,为此,笔者以均匀全空间中无限延伸板状体、球体或立方体模型为基... 煤矿井下直流电法超前探测技术是掘进工作面前方富水异常体探测的主要方法之一,在我国煤矿有着近30年的发展历史。有些专家学者通过研究分析,对该技术的有效性提出了质疑,为此,笔者以均匀全空间中无限延伸板状体、球体或立方体模型为基础,通过计算点电源在全空间的电位分布和异常特征参数提取方法,拟合了异常距离与异常特征参数极小值之间的关系式,分析了底板异常的响应特征,计算了理论探测距离。结果表明:掘进工作面前方异常体能在巷道后方产生明显的异常响应,即后方信号包含前方低阻体的信息,证明该技术的基本原理是正确的;前方低阻体与后方视电阻率异常位置并非镜像关系,选取正确的异常特征参数可获得前方异常位置;巷道前方低阻体与底板低阻体均能产生电位异常,根据异常响应特征的不同可以对其加以甄别;直流电法超前探测的最大距离可以达到80 m左右。煤矿井下掘进工作面直流超前探测方法是有效的,可以继续推广应用并不断完善。 展开更多

关键词 直流电法 超前探测 板状体 球体 异常提取

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掘进工作面“三角锥”型直流电法超前探测正演研究 被引量：10

10

作者 周官群 王亚飞 +6 位作者 陈兴海 岳明鑫 翟福勤 杨晓冬 吴小平 曹煜 崔颖 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期3015-3023,共9页

为提高煤矿井下巷道超前探测水害和构造异常的准确性,利用超前探水的3个钻孔,并将这3个钻孔设计为互成28°的“三角锥”型,利用“三角锥”型观测系统的孔中三维直流电法进行超前探测突水灾害工作。在均质全空间和层状模型条件下设... 为提高煤矿井下巷道超前探测水害和构造异常的准确性,利用超前探水的3个钻孔,并将这3个钻孔设计为互成28°的“三角锥”型,利用“三角锥”型观测系统的孔中三维直流电法进行超前探测突水灾害工作。在均质全空间和层状模型条件下设计体状低阻异常和板状低阻异常正演模型,并与传统直流电法超前探测对低阻异常响应特征进行比较。结果可见:①传统直流电法超前探观测系统在均质模型下,对体状低阻异常和板状低阻异常的响应基本相当;但在层状模型中“三角锥”型观测系统对体状异常的响应比传统超前探测系统大几十倍;而“三角锥”型观测系统对板状异常的响应是体状异常响应的数倍;②“三角锥”型观测系统对异常的响应比传统超前探观测系统更强,且对低阻模型产生的响应是传统超前探观测系统的数十倍甚至百倍,更有利于异常信号的获取;③由于电极布置在孔中,“三角锥”型观测系统极大地减小了巷道内各种人文因素对信号的干扰,规避了传统直流电法超前探测存在的问题,是超前探测一个新的解决方案,对均质模型下的简单地质异常体通过弧线交汇法可进行定位,而复杂模型的空间精确定位还有待电阻率三维反演解决。 展开更多

关键词 三维直流电法 超前探测 “三角锥”型观测系统 正演模拟

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煤矿老窑积水巷道直流电法超前探测异常特征研究 被引量：15

11

作者 韩德品 石学锋 +2 位作者 石显新 李学潜 蒙超 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期157-161,共5页

为了准确探查煤矿潜在的老窑积水巷道避免引发灾害性透水事故,根据直流电法超前探测原理和以往探测结果,采用统计的方法对已往验证的积水老窑直流电法超前探测的视电阻率异常特征进行了研究。结果表明:老窑积水巷道与电法探测方向不管... 为了准确探查煤矿潜在的老窑积水巷道避免引发灾害性透水事故,根据直流电法超前探测原理和以往探测结果,采用统计的方法对已往验证的积水老窑直流电法超前探测的视电阻率异常特征进行了研究。结果表明:老窑积水巷道与电法探测方向不管正交或斜交,因电法的体积勘探效应无法区分;老窑积水巷道共同异常特征为1个单一下尖的低阻异常,宽度范围相对较小(3～5 m);当其异常幅值大于1倍的均方差时,一般对应老窑巷道积满水的情况(可作为预警条件);未积满水的老窑巷道,异常值相对较小,一般大于1/2的均方差;含导水裂隙破碎带常表现为大于1倍的均方差表现为低阻异常特征,但其异常范围常较宽,形态也不同。在实际应用中,使用该技术跟踪掘进工作面超前探测,已经成功预防了多次老窑透水事故。 展开更多

关键词 直流电法 积水巷道 煤矿采空区 超前探测 异常特征

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新型直流电法仪在超前探测中的应用 被引量：5

12

作者 张典荣 《西安科技大学学报》 CAS 2012年第3期398-402,共5页

介绍了新型直流电法仪的组成及工作原理、主要特点、用途和适应性;并论述了超前探测技术原理及施工方法,同时给出了直流电法仪在煤矿井下的超前探测应用实例;实践表明,新仪器设计合理、测量精度高、使用方便,能完全满足煤矿井下进行超... 介绍了新型直流电法仪的组成及工作原理、主要特点、用途和适应性;并论述了超前探测技术原理及施工方法,同时给出了直流电法仪在煤矿井下的超前探测应用实例;实践表明,新仪器设计合理、测量精度高、使用方便,能完全满足煤矿井下进行超前探测的需要。 展开更多

关键词 新型直流电法仪 超前探测 应用

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掘进工作面超前探测中直流电法的应用

13

作者 周志强 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2011年第S1期85-86,共2页

阐述了直流电法仪在煤矿井下掘进工作面超前探测的基本原理,介绍了三极超前探测的测点布置的方法,并根据马兰矿18305掘进工作面超前探测实例的解析对比,分析了直流电法在掘进工作面中应用的可行性及可靠性。

关键词 直流电法仪 超前探测 掘进工作面

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矿井直流电法技术应用现状与展望 被引量：3

14

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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直流电三点源超前探测技术在邢台矿区的应用 被引量：4

15

作者 刘金峰 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2005年第11期26-27,共2页

介绍了直流电三点源超前探测技术的原理及资料处理解释方法,并通过探测实践,阐述了对这一方法的初步认识。

关键词 直流电法 三点源 超前探测

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利用矿井瞬变电磁法超前探测走向导水断层研究 被引量：13

16

作者 焦险峰 刘树才 +1 位作者 姜志海 刘鑫明 《煤炭工程》 北大核心 2016年第3期92-94,98,共4页

导水断层给井下安全生产带来严重的灾害隐患,为了推进矿井瞬变电磁法的实用性,开展了导水断层瞬变电磁场响应特征研究。基于三维低阻薄板地电模型,采用理论分析、物理模拟相结合的方式,探讨了板状导体上感应涡旋电流与一次场的激发关系... 导水断层给井下安全生产带来严重的灾害隐患,为了推进矿井瞬变电磁法的实用性,开展了导水断层瞬变电磁场响应特征研究。基于三维低阻薄板地电模型,采用理论分析、物理模拟相结合的方式,探讨了板状导体上感应涡旋电流与一次场的激发关系,研究了走向导水断层矿井瞬变电磁超前探测视电阻率响应特征。研究结果表明：1感应涡旋电流主要与板状体有效切割一次场磁力线多少有关,激励角30°～60°时,感应涡旋电流较强;2矿井瞬变电磁超前探测扇形视电阻率等值线图上,走向导水断层呈现左右对称分布2个低阻异常夹中间1个高阻异常的响应特征。研究结果应用于工程实践,取得了良好效果。 展开更多

关键词 走向断层 矿井瞬变电磁法 超前探测 响应特征

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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

17

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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YDZ（A）矿井直流电法仪

18

《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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矿井电法超前探测技术 被引量：47

19

作者 李玉宝 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2002年第2期1-3,共3页

结合大量探测实例 ,对电法超前探测技术的影响因素、技术效果进行了分析。

关键词 电法超前探测 矿井 三点源法 两点源法 积水 地质异常 地震资料

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矿井瞬变电磁法富水体超前探测原理及应用研究 被引量：50

20

作者 李云波 李好 《矿业安全与环保》 北大核心 2013年第2期69-72,共4页

由于对煤矿工作面顶底板和掘进工作面前方富水构造情况不清,导致近年来煤矿井下水害频发。介绍了矿井瞬变电磁法超前探测原理、井下探测工艺、数据采集和资料处理流程,总结出富水异常体解释和划分方法。应用YCS40矿用本安型瞬变电磁观... 由于对煤矿工作面顶底板和掘进工作面前方富水构造情况不清,导致近年来煤矿井下水害频发。介绍了矿井瞬变电磁法超前探测原理、井下探测工艺、数据采集和资料处理流程,总结出富水异常体解释和划分方法。应用YCS40矿用本安型瞬变电磁观测系统对霍州煤电集团文明煤矿掘进工作面进行了超前探测研究,结果表明矿井瞬变电磁法能够比较准确地预报掘进工作面前方100 m内的富水异常体。 展开更多

关键词 矿井 富水异常体 瞬变电磁法 超前探测 矿井水害

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