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Resistivity response of coal under hydraulic fracturing with different injection rates:A laboratory study

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International Journal of Mining Science and Technology 2022年第4期32卷 807-819页

作者： Mingyang Song Quangui Li Qianting Hu Yanqing Wu Guanhua Ni yangcheng xu Yuebing Zhang Liangping Hu Jialin Shi Jichuan Liu Yize Deng State Key Laboratory of Coal Mine Disaster Dynamics and Control Chongqing UniversityChongqing 400044China School of Resources and Safety Engineering Chongqing UniversityChongqing 400044China College of Safety and Environmental Engineering Shandong University of Science and TechnologyQingdao 266510China

Resistivity will have different response characteristics to the hydraulic fracture propagation process. In this work, a resistivity testing system for hydraulic fracturing specimens was established. Resistivity and acoustic emission(AE) information were jointly analysed to determine the dynamic response characteristics of resistivity during hydraulic fracture propagation. The results show that the water and fracture exert a competitive influence on the connection structure of the circuit, and there are two significant peak resistivity points in the curve, presenting a double peak therein. The peak resistivity data of the specimen with a larger fracture area are much different from the initial value. With the increase of the rate of injection, the range of variation of the highest value that can be reached with the specimen resistivity decreases. High resistivity rates or high resistivity fluctuations exhibit rapid a release of fracture energy. The fracture failure mode dominated by shear fractures makes the formation produce a “series+parallel” electrical connection structure;a calculation model of formation resistivity based on shear and tensile failure was proposed to characterize the proportion of different types of hydraulic fractures and elucidate the control effect of matrix resistivity on the electrical performance of the overall circuit structure.

关键词： Resistivity Hydraulic fracturing Injection rate Fracture extension Acoustic emission

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地面瞬变电磁勘查煤矿水害的能力分析

矿业安全与环保 2014年第5期41卷 43-46页

作者：许洋铖中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400039

在瞬变电磁实际探测中仅以探测深度作为唯一条件,来片面衡量瞬变电磁仪器对目标水体的探测能力,具有一定的局限性。分析了判断瞬变电磁系统对目标体探测能力的必要条件,提出根据仪器参数、目标水体参数,采用三维有限差分方法计算出目标... 详细信息

在瞬变电磁实际探测中仅以探测深度作为唯一条件,来片面衡量瞬变电磁仪器对目标水体的探测能力,具有一定的局限性。分析了判断瞬变电磁系统对目标体探测能力的必要条件,提出根据仪器参数、目标水体参数,采用三维有限差分方法计算出目标水体大地、背景大地二次感应电压;结合背景噪声,计算出有效探测时间;再通过比较有效探测时间内仪器分辨率与感应电压绝对差的大小,判断能否分辨出目标水体。采用该方法分析了EMRS-3型瞬变电磁仪对含水陷落柱、含水巷道、含水采空区、含水层模型的探测能力,验证了方法的正确性。

关键词：瞬变电磁煤矿水害探测能力感应电压绝对差

基于双通道数据合成的矿用本安型瞬变电磁仪研制

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矿业安全与环保 2015年第3期42卷 31-33,46页

作者：许洋铖中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400039

由于瞬变电磁技术对水体反应灵敏,已被应用于煤矿井下水害探测。在远距离超前探测时,要求瞬变电磁仪具有抗干扰发射、大动态低噪声采集和防爆设计等特点。为此,研制了双极性发射系统,通过工频整数倍正负发射压制工频干扰;研制了双通道... 详细信息

由于瞬变电磁技术对水体反应灵敏,已被应用于煤矿井下水害探测。在远距离超前探测时,要求瞬变电磁仪具有抗干扰发射、大动态低噪声采集和防爆设计等特点。为此,研制了双极性发射系统,通过工频整数倍正负发射压制工频干扰;研制了双通道同步放大滤波、双模/数同步采集、双通道数据硬件合成电路,实现大动态范围压噪采集;为保证安全使用,对电源输出进行过流、短路和反接保护。最后通过对充水采空区的探测,验证了仪器的准确性。

关键词：矿用瞬变电磁仪双极性发射双通道数据合成电源保护

基于恒流源的矿用隔爆兼本安型瞬变电磁发射机研制

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仪器仪表学报 2016年第12期37卷 2696-2703页

作者：许洋铖覃海明吴燕清中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400039

由于瞬变电磁技术对水体反应灵敏,已被应用于煤矿井下水害探测。为提高探测精度,研究了恒流发射技术,采用脉冲宽度调制与功率场效应管结合,保证发射电流在探测过程中保持恒定;为提高二次场强度,采用了电感反向截断技术,利用电感中电流... 详细信息

由于瞬变电磁技术对水体反应灵敏,已被应用于煤矿井下水害探测。为提高探测精度,研究了恒流发射技术,采用脉冲宽度调制与功率场效应管结合,保证发射电流在探测过程中保持恒定;为提高二次场强度,采用了电感反向截断技术,利用电感中电流突然关断产生反向高压原理,缩短电流关断时间;通过外部中断与微控制器内部定时器配合,记录发射电流关断时间;采用隔爆兼本安型结构设计,保证仪器在井下安全使用。最后通过实验室测试和充水巷道探测,验证了仪器的准确性和有效性。

关键词：瞬变电磁发射机恒流源反向截断关断时间

对瞬变电磁测深几个问题的思考(三)--瞬变电磁场关断效应及全期视电阻率的普适算法

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煤田地质与勘探 2017年第4期45卷 131-134页

作者：陈明生许洋鋮中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710077 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400039

首先给出瞬变电磁(TEM)场卷积计算式,并将关断电流变化率函数看成冲击函数,垂直阶跃脉冲激发的场分量看成输入信号,卷积结果就是任意形状关断电流的TEM响应。把电流激发脉冲看成是许多垂直阶跃函数的叠加,通过叠加这些阶跃函数的响应求... 详细信息

首先给出瞬变电磁(TEM)场卷积计算式,并将关断电流变化率函数看成冲击函数,垂直阶跃脉冲激发的场分量看成输入信号,卷积结果就是任意形状关断电流的TEM响应。把电流激发脉冲看成是许多垂直阶跃函数的叠加,通过叠加这些阶跃函数的响应求得任意电流脉冲激发的瞬变电磁响应。当已知TEM场的实测值和关断电流形状,就可按编程的方法计算全期视电阻率。文中给出了2个斜坡关断电流激发的电偶极源TEM垂直磁场算例,一个为均匀半空间的响应及其全期视电阻率,另一个为三层K型地电断面的响应及其全期视电阻率。

关键词：电流激发脉冲瞬变电磁场关断效应卷积叠加全期视电阻率

基于最小二乘多项式分段拟合的全区时间域电磁视电阻率直接计算

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煤炭学报 2019年第S01期44卷 214-219页

作者：张军刘百祥吴燕清袁永榜许洋铖中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083 中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400039 重庆大学资源及环境科学学院重庆400044 中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室湖南长沙410083

时间域电磁视电阻率计算中,由于感应电压与视电阻率的关系是非单调函数,无法通过感应电压直接计算。现有方法主要是晚期视电阻率近似计算法、核函数逐步逼近法和核函数平移法。晚期视电阻近似计算法在早期和中期产生计算误差;核函数逼... 详细信息

时间域电磁视电阻率计算中,由于感应电压与视电阻率的关系是非单调函数,无法通过感应电压直接计算。现有方法主要是晚期视电阻率近似计算法、核函数逐步逼近法和核函数平移法。晚期视电阻近似计算法在早期和中期产生计算误差;核函数逼近法需要多次逐步计算逼近目标电阻率,计算时间较长;核函数平移法需要通过插值方式计算各时间道所对应的实测截距在理论截距曲线上对应的时间,再根据感应电压衰减曲线的伸缩特性计算出视电阻率,技术较为复杂。为了提高计算精度,缩短计算时间,根据核函数表达式在视电阻率计算中保持不变的特点,提出基于最小二乘多项式拟合的全区时间域电磁视电阻率计算方法。采用高阶最小二乘多项式拟合核函数左右2支的反函数,推导出视电阻率多项式拟合直接计算式。为了降低拟合算法的跨度,调和数量级所导致的大数吃小数问题,避免因动态范围太大影响无法直接拟合,进行对数变换来降低动态范围,达到增加拟合效果和提高计算精度。建立均匀半空间、层状大地模型,采用12阶多项式进行拟合计算并通过MATLAB语言编程实现,对比分析核函数二分逐步逼近法和对数变换最小二乘多项式拟合计算的视电阻率和2种方法各自的计算时间,最后结合现场已知采空积水区试验,通过数值模型和实测数据验算了方法的正确性。研究表明:基于最小二乘多项式分段拟合的全区时间域电磁视电阻率计算方法能够正确计算视电阻率,与模型和实际情况基本一致;与核函数二分逐步逼近法相比,本方法利用对数变换,计算速度提高近5倍,缩短了计算时间。

关键词：时间域电磁全区视电阻率最小二乘多项式拟合

差分分时放大可拆卸式矿井瞬变电磁天线的研制

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矿业安全与环保 2014年第4期41卷 29-31页

作者：许洋铖吴燕清张磊中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400039

由于瞬变电磁技术对水体反应灵敏,已被广泛应用于煤矿井下水害的探测。该技术要求天线携带方便,激发的二次场能量强,接收天线动态范围大,在探测过程中天线不发生形变。分析了二次场与发射天线的关系,通过实验获得发射天线最佳参数;采用... 详细信息

由于瞬变电磁技术对水体反应灵敏,已被广泛应用于煤矿井下水害的探测。该技术要求天线携带方便,激发的二次场能量强,接收天线动态范围大,在探测过程中天线不发生形变。分析了二次场与发射天线的关系,通过实验获得发射天线最佳参数;采用差分分时放大滤波技术,扩大接收天线动态范围,压制外部噪声;采用可拆卸式硬质支架,防止天线在探测过程中产生形变。通过现场试验,验证了天线的准确性。

关键词：矿井瞬变电磁煤矿水害天线差分分时放大

古尔班通古特沙漠南缘地表甲虫物种多样性及其与环境的关系

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生物多样性 2011年第4期19卷 441-452页

作者：娄巧哲徐养诚马吉宏吕昭智中国科学院新疆生态与地理研究所中国科学院干旱区生物地理与生物资源重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院研究生院北京100049 新疆农业大学乌鲁木齐830052

为了解荒漠地表甲虫的多样性特点及其与环境的关系,明确其环境指示作用,评估沙漠工程对荒漠地表甲虫多样性的影响,作者于2010年5–7月采用陷阱法调查了古尔班通古特沙漠南缘从沙漠腹地到沙漠绿洲交错区不同生境的地表甲虫物种多样性,其... 详细信息

为了解荒漠地表甲虫的多样性特点及其与环境的关系,明确其环境指示作用,评估沙漠工程对荒漠地表甲虫多样性的影响,作者于2010年5–7月采用陷阱法调查了古尔班通古特沙漠南缘从沙漠腹地到沙漠绿洲交错区不同生境的地表甲虫物种多样性,其中包括沙漠腹地公路防护体系的干扰生境。结果如下:(1)共捕获地表甲虫54,527头,隶属于14科81种,其中拟步甲科和象甲科占绝对优势,数量分别占到93.65%和5.14%;拟步甲科在沙漠腹地的活动密度远大于交错区,而在交错区象甲科种类最多,活动密度也最大;漠王属(Platyope)的种类均表现出明显的风沙土的倾向性,而阿苇长足甲(Adesmia aweiensis)和光滑胖漠甲(Trigonoscelis sublaevigata sublaevigata)则表现出明显的碱化灰漠土的倾向性;(2)不同生境间的丰富度、多样性指数、均匀度指数、优势度指数、活动密度总体上均具有显著性差异(df=32,P<0.05);(3)分别基于地表甲虫群落与优势类群的生境除趋势对应分析(DCA排序)均表明,沙漠边缘在研究区域中处于中间过渡地位,坡上生境更接近沙漠腹地,垄间更接近交错区;(4)荒漠地表甲虫群落的物种丰富度、多样性指数、均匀度指数、优势度指数与植被盖度、土壤含水量、有机质含量及全N、全P含量均存在显著线性相关(P<0.05),其中与土壤含水量的相关性最好,活动密度与所有环境因子的相关性最差,且为负相关;(5)沙漠公路防护体系中的地表甲虫活动密度显著降低,物种丰富度、多样性及均匀性均有所下降,但没有达到显著性水平;主要种的相对重要值也有较大变化。结论如下:荒漠地表甲虫的多样性特点为丰富度低、多样性低、均匀度差,但优势度高、活动密度高,并且这一特点随着生境从荒漠绿洲交错区到沙漠腹地越趋明显;荒漠地表甲虫在科、属与种的水平上均表现了一定的环境指示作用;土壤类型在群落排序中起着主要作用;活动密度与土壤含水量的负相关关系可能是局域尺度下荒漠地表甲虫多样性的一般性规律;工程干扰对沙漠腹地的地表甲虫群落产生了一定的影响,草方格、梭梭(Haloxylon ammodendron)、沙拐枣(Calligonum sp.)等人工植被可能是导致这一影响的主要因素。

关键词：荒漠地表甲虫物种—多度分析 DCA排序干扰

HIFU治疗中换能器驱动电功率变化机制及规律

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应用声学 2024年第2期43卷 450-460页

作者：曹奇徐阳诚贺新明沈灿林李雁浩重庆医科大学生物医学工程学院超声医学工程国家重点实验室重庆400016 超声医疗国家工程研究中心重庆401121

高强度聚焦超声(HIFU)治疗中的驱动电功率对治疗效率起着非常关键的作用,驱动电功率控制的精准性势必会影响治疗的效率和安全性。前期研究表明:HIFU治疗过程中焦域瞬态物理特性的变化会导致换能器的负载阻抗发生变化,进而影响HIFU驱动... 详细信息

高强度聚焦超声(HIFU)治疗中的驱动电功率对治疗效率起着非常关键的作用,驱动电功率控制的精准性势必会影响治疗的效率和安全性。前期研究表明:HIFU治疗过程中焦域瞬态物理特性的变化会导致换能器的负载阻抗发生变化,进而影响HIFU驱动电功率,但驱动电功率与焦域瞬态物理特性之间的影响关系及规律尚不明确。该文基于电压、电流传感器、空化检测探头和温度传感器等器件,构建了一种HIFU治疗中驱动电功率实时监测及焦域声空化、温度检测系统。基于该实验研究系统,以离体牛心组织作为HIFU辐照对象,分别研究了HIFU焦域温度变化、声空化及组织损伤与驱动电功率之间的变化关系及规律。研究结果表明:当焦域温度升高时,驱动电功率缓慢上升,驱动电功率与温度变化有良好的相关性;当空化产生时,驱动电功率出现明显的波动;当组织出现损伤时,驱动电功率呈陡然下降的变化。三种情景下,驱动电功率变化有明显区别,这有望为区分HIFU治疗过程中焦域处发生损伤和空化以及实时监测靶组织损伤程度提供一种新的解决方案。

关键词：高强度聚焦超声驱动电功率组织损伤温度声空化