煤礦采掘工作面多場聯(lián)合探測技術及突水災害源預報研究

目錄
第1章 緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 煤礦異常體綜合探測技術研究進展 2
1.2.1 地球物理勘探技術研究進展 2
1.2.2 綜合物探技術研究進展 7
1.3 主要研究內容與技術路線 8
1.3.1 研究目標 8
1.3.2 主要研究內容 8
1.3.3 技術路線 10
1.3.4 擬解決的關鍵問題 11
第2章 礦井直流點電源全空間電場條件下異常體響應特征 12
2.1 礦井直流電法超前探測原理 12
2.2 礦井直流電法超前探測影響因素數(shù)值模擬分析 15
2.2.1 各向同性均勻介質全空間電場模擬分析 17
2.2.2 巷道開挖影響模擬分析 19
2.2.3 非均勻介質全空間電場模擬分析 21
2.2.4 巷道前方高阻異常體對電場影響模擬分析 24
2.2.5 巷道前方低阻異常體對電場影響模擬分析 27
2.2.6 全空間電場分布影響因素及異常體響應特征綜合分析 29
2.3 礦井直流電法超前探測實例分析 31
2.3.1 進風石門迎頭直流電法超前探測分析 31
2.3.2 軌道順槽直流電法超前探測分析 32
第3章 高密度電法不同裝置下異常體響應特征 33
3.1 高密度電法正、反演基本原理 34
3.1.1 二維高密度電法正演原理 34
3.1.2 高密度電法*小二乘法反演原理 35
3.2 二維高密度電法不同裝置條件下異常體探測模擬分析 35
3.2.1 地電模型設計 35
3.2.2 正演模擬結果對比分析 37
3.2.3 反演模擬結果對比分析 37
3.2.4 不同裝置的靈敏度、分辨率及勘探深度分析 39
3.3 高密度電法不同裝置水槽試驗對比分析 39
3.3.1 水槽試驗裝置設計 40
3.3.2 數(shù)據(jù)解譯與對比分析 40
3.4 礦井工作面底板電法勘探效果分析 42
3.4.1 井下探測方案設計 42
3.4.2 電法資料分析與解釋 43
3.4.3 電法探測結果綜合分析 46
第4章 地質異常體瞬變電磁法(TEM)響應特征 48
4.1 瞬變電磁法基本原理 48
4.2 地質異常體全空間瞬變電磁場響應模擬分析 51
4.2.1 瞬變電磁法有限元模擬基本理論 51
4.2.2 共軸裝置異常體響應模擬分析 53
4.2.3 共軸裝置不同類型異常體響應對比分析 57
4.2.4 共面裝置不同類型異常體響應對比分析 63
4.3 瞬變電磁法關斷效應與試驗分析 68
4.3.1 試驗區(qū)地質特征與試驗參數(shù)選擇 70
4.3.2 電流關斷過程中一次場、二次場變化規(guī)律 71
4.3.3 電流關斷后純二次場變化規(guī)律 73
4.4 不同裝置條件下地質異常體響應特征探測分析 76
4.4.1 共軸裝置異常體探測分析 76
4.4.2 共面裝置異常體探測分析 82
4.4.3 大定源裝置異常體探測分析 85
第5章 地質異常體頻率域電磁法(FEM)響應特征 90
5.1 CSAMT基本原理 92
5.1.1 卡尼亞視電阻率計算公式 92
5.1.2 視相位計算公式 92
5.1.3 CSAMT探測深度 93
5.2 CSAMT二維有限單元正演模擬 93
5.2.1 CSAMT二維有限單元正演模擬基本原理 93
5.2.2 斷層模擬分析 96
5.2.3 含水陷落柱模擬分析 99
5.2.4 含水采空區(qū)模擬分析 101
5.2.5 高阻采空區(qū)模擬分析 103
5.3 可控源音頻大地電磁法勘查實例 105
第6章 地質異常體高頻電磁波場響應特征 107
6.1 探達工作原理 107
6.2 煤礦井下常見介質的介電特性分析 109
6.3 雷達高頻電磁波在煤巖巷中傳播的衰減機理 111
6.4 探達正演模擬基本原理 112
6.5 煤礦井下構造探達正演模擬 113
6.5.1 地電模型設計 113
6.5.2 高阻采空區(qū)模擬分析 115
6.5.3 低阻采空區(qū)模擬分析 116
6.5.4 地塹模擬分析 117
6.5.5 地壘模擬分析 117
6.6 探達異常體探測分析 118
第7章 異常體地震波場響應數(shù)值模擬與實踐分析 120
7.1 地質異常體地震波場正演模擬 120
7.1.1 地震波正演模擬有限差分方法 121
7.1.2 異常體地震波場正演模擬分析 123
7.2 淺層三維地震勘探與異常體響應分析 129
7.2.1 測區(qū)地質概況 129
7.2.2 三維地震資料處理的關鍵技術 130
7.2.3 層位對比分析與解釋 140
7.2.4 煤層厚度趨勢解釋 143
7.2.5 斷層響應特征與解釋 145
7.2.6 采空區(qū)響應特征與解釋 149
7.2.7 巖溶及陷落柱響應特征與解釋 149
7.3 井下多波多分量地震勘探與異常響應分析 152
7.3.1 礦井多波地震勘探原理 153
7.3.2 煤層風氧化帶多波地震探測分析 155
第8章 異常體多場聯(lián)合探測技術體系與實踐分析 162
8.1 煤田地球物理勘探技術及分析 162
8.2 煤田物探技術的適用性 163
8.3 異常體多場聯(lián)合探測技術體系 166
8.4 煤田地質多場聯(lián)合探測技術實踐分析 169
8.4.1 工作面突水注漿效果綜合物探檢測 169
8.4.2 回采工作面底板富水性綜合探測 186
8.4.3 掘進工作面多場聯(lián)合探測實例分析 196
參考文獻 199
附錄 209