全空间高密度电阻率法模拟试验及煤矿井下应用研究

论文摘要

高密度电阻率法是目前直流电法勘探发展的最高阶段,因其采集的数据量大、反映地电信息丰富等特点,使普通电法勘探能力得到明显提高。近年来,该方法不仅在工程与环境物探领域发挥着重要作用,也成为煤矿、隧道勘查可以信赖的有效手段。应用于地面半空间的高密度电法技术及解释方法已经较为成熟,而在煤矿井下或隧道等全空间范围的应用仍处于探索和发展阶段。本文主要为研究高密度电阻率法在全空间的探测及解释。分别选择代表各向同性的均匀水介质和各向异性的均匀土介质,采用水槽模拟、土槽模拟两种不同的试验方法完成相同条件下不同电极距的探测;同一电极距相同条件下不同水深、覆盖层厚度条件下的高密度电法探测。通过室内数据处理,反演成像,以各种反演图件为基础宏观定性分析,得出不同电极距、不同水深和不同覆盖层厚度对探测结果的影响。利用高密度电法还可提供垂向电测深地电信息的特点,抽提同一测线不同位置的垂向测深数据,绘制视电阻率曲线图,经分析对比得出半空间与全空间状态之间的定性关系;再对垂向测深数据进行回归分析后得出视电阻率与水深或覆盖层厚度之间符合“乘幂”关系,定量解决半空间与全空间分布状态之间的转化关系。最后通过两个工程应用实例验证高密度电法在全空间探测可行性及正确性,最终将其推广应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 基本理论
• 1.2.2 反演理论及方法
• 1.2.3 技术应用
• 1.3 研究内容及方法
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究方法
• 1.3.3 创新点
• 1.4 技术路线及预期成果
• 1.5 论文组织结构
• 第2章 高密度电法基础理论及方法
• 2.1 高密度电法概述
• 2.2 基本原理
• 2.2.1 稳定电场的分布及求解
• 2.2.2 三电位电极系
• 2.2.3 视电阻率参数及其特点
• 2.3 系统组构
• 2.4 工作方法及技术
• 2.5 资料处理及反演解释
• 第3章 高密度电法室内水槽模拟试验
• 3.1 室内水槽模拟试验
• 3.1.1 高密度电法测量系统
• 3.1.2 模拟及试验设计
• 3.1.3 试验方法
• 3.2 数据处理及二维反演
• 3.2.1 数据处理
• 3.2.2 二维反演
• 3.2.3 最小二乘法
• 3.2.4 RES2DINV高密度反演软件
• 3.3 反演结果解释
• 3.3.1 均匀纯水介质模拟
• 3.3.2 高阻体模型模拟
• 3.4 本章小结
• 第4章 高密度电法室外土槽模拟试验
• 4.1 试验条件及设计
• 4.2 背景场探测
• 4.3 土介质模拟
• 4.3.1 不同电极距模拟
• 4.3.2 不同厚度的覆盖层模拟
• 4.4 高阻体模型模拟
• 4.4.1 不同电极距模拟
• 4.4.2 不同厚度的覆盖层模拟
• 4.5 本章小结
• 第5章 模拟试验理论分析与数据抽提研究
• 5.1 模拟试验理论分析
• 5.1.1 水槽模拟试验理论分析
• 5.1.2 土槽模拟试验理论分析
• 5.2 模拟试验数据抽提
• 5.3 分析对比及资料解释
• 5.3.1 视电阻率值随不同电极距变化
• 5.3.2 视电阻率值随不同水深变化
• 5.3.3 视电阻率值随不同覆盖层厚度变化
• 5.4 探测结果的影响因素分析
• 5.4.1 不同电极距选择对探测结果的影响
• 5.4.2 不同水深对探测结果的影响
• 5.4.3 不同厚度覆盖层对探测结果的影响
• 5.5 全空间与半空间之间的转化关系
• 5.6 综合评价
• 5.7 本章小结
• 第6章 高密度电阻率法应用实例及验证
• 6.1 陶二煤矿12426工作面巷道高密度物探
• 6.1.1 工作目的及条件
• 6.1.2 工作布置
• 6.1.3 资料解释
• 6.2 郭二庄矿二坑29102工作面底板破坏深度观测研究
• 6.2.1 目的任务
• 6.2.2 区域地质及电性特征
• 6.2.3 工作布置
• 6.2.4 资料解释
• 6.3 本章小结
• 第7章 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果