采煤面底板水害频率域电法探测试验研究

作     者：骆彬 

作者单位：安徽理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张平松

授予年度：2019年

学科分类：0819[工学-矿业工程] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 

主      题：采煤工作面 水害 频率域电法 系统改进 探测试验 

摘      要：随着我国煤层开采深度的不断加大,采煤工作面底板水害问题日益严重,加强工作面底板水害探查是当前亟需推进的工作,因此,进一步开展采煤面频率域电场探测方法的研究具有重要的实际意义。论文以现有研究为基础,对采煤面频率域电法探测技术进行研究,其中:（1）通过对常规探测方法的总结与分析,以全空间条件下良导电球状模型代替采煤工作面底板含水体,推导了频率域电场响应公式,通过对不同模型参数的计算与对比分析,结果表明采煤面频率域电法对模型电阻率、尺寸及空间位置具有较好的灵敏度,同时指出了电场透视曲线的复杂性;（2）为进一步提高频率域电法的测试效率、透视距离及信号采集精度等,在分析传统电法设备的基础上,通过对发射与接收通道数的扩展、发射频率的优化、仪器灵敏度的提高,接收电压范围的扩大以及电压动态范围的加宽等,研发了YBT-32矿用并行电法透视系统。通过对两组不同电磁干扰环境的场地实验数据的测试与分析,确定在理想环境中,该系统的有效观测距离可达420m,而在相对复杂的矿井环境中该系统一般可观测312m,体现了YBT-32的大透距特点。通过对现场数据采集布置的优化,提高了数据测试点数,加大了电场覆盖范围。为进一步改善方法成像精度,引入了最小构造的共轭梯度反演算法,理论验证结果表明该算法在大型方程组求解过程中具有收敛速度快、迭代误差小的特点,提高了层析成像精度。（3）为验证改进系统的有效性和可靠性,设计了两组不同复杂程度的物理模型实验,结果表明利用频率域电法可有效探测工作面底板电性异常体,对异常体空间的位置判定准确。现场探测试验进一步表明了该方法对工作面底板水害探测的准确性,能为煤矿水害防治工作提供有力的指导,值得推广应用。图[38]表[5]参[78]