煤矿典型致灾水源瞬变电磁三分量响应特征分析

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1、万方数据论文审阅认定书研究生周嗣辉在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日万方数据致谢本论文是在地球物理研究所于景邨教授的悉心指导下完成的，论文从选题、收集文献资料、明确研究内容、构建论文框架、模拟设计方案、程序编写、数据处理，一直到论文的最终修改完成都倾注导师大量的心血。模拟方案设计时缜密的思维、摘要修改时的耐心细致，专业措

2、辞的仔细，更加确保论文的质量。于老师不但教会我熟练掌握专业知识、技能，还提供给我参与科研项目的机会。另外在出差、找工作时提供方便快捷、舒适的交通工具，极大减轻了路途中的疲劳。在此谨向导师表示真挚的敬意和衷心的感谢！感谢物探研究所刘树才教授、刘志新副教授、姜志海副教授、贾豫葛讲师、邓帅奇讲师、苏本玉讲师等在学习阶段、论文撰写过程中提供的大力帮助和宝贵意见，在此表示衷心的感谢！感谢学院党政办公室的朱宗奎老师、王梦倩老师等，在我本科、研究生阶段7年学生工作的支持和教导，让我深刻领悟了做好人、做好事的道理，这将是我一生的财富！感谢中国煤

3、炭杂志社张艳华、张毅玲老师和矿业安全与环保杂志社熊云威高级工程师在我发表期刊论文稿件修改中给予的耐心细致和启发性的指导！感谢同门师兄弟蒋宗霖、邢修举、于小军在硕士研究生期间对我学习上的帮助和指导，没有你们我可能无法获取如此多的知识！感谢博士研究生赵晶、张河瑞、常江浩，硕士研究生周璇、王培生、张广博、张勇、赵欢欢等在论文撰写过程中给予的大力帮助和支持！感谢室友张文亮、朱双江三年的陪伴，营造舒适的生活环境！感谢吉林大学孙淑琴教授、嵇艳鞠教授、范铁虎讲师、易晓峰讲师、刁庶讲师等一起国家重大科学仪器设备开发专项的共事，你们对我的鼓励是我

4、前进的巨大动力！感谢我的家人，时刻是我的精神支柱和动力源泉，让我倍受鼓舞，二十多年来在成长、生活和学习上给我最无私的关心和最大的支持。父亲周志德让我懂得责任，母亲黄新芳让我懂得爱，弟弟周栩辉让我懂得了兄弟之情，妹妹周佳辉更是给我们家的生活带来的无尽的甜蜜与欢乐，无法表达对家人的感恩，愿未来的我成为他们顶梁柱，带给他们一份幸福和安心。万方数据万方数据摘要矿井突水是仅次于煤与瓦斯突出的煤矿第二大灾害事故，诱发矿井突水的主要水源有含（导）水陷落柱、老空水和含（导）水断层等。因此，查明这些煤矿隐蔽致灾水源的发育位置及范围，是避免突水事故

5、发生的关键。目前，探查煤矿灾害水源的矿井地球物理方法主要有矿井直流电阻率法和矿井瞬变电磁法，其中矿井瞬变电磁法以其施工便捷、工作效率高和对低阻体反映灵敏等特点被广泛应用于煤矿灾害水源的探查，但仅限于测量发射线圈法向二次磁场分量，由于缺少水平分量的测量数据信息，不能很好确定灾害水源的分布范围和产状。因此，研究测量发射线圈二次磁场水平分量，开展二次磁场三分量响应特征的研究，不仅具有理论意义，而且对于实际探测资料的处理和解释具有重大的指导作用。本文基于矿井瞬变电磁法基本理论，依据物理模拟相似性准则，采用物理模拟方法，对诱发煤矿突水的典

6、型隐蔽致灾水源：含（导）水陷落柱、老空水和含（导）水断层三种低阻体的瞬变电磁三分量响应进行了物理模拟，并针对老空水的响应特征依据时域有限差分方法进行了数值模拟，选择典型矿井进行试验，经过对数据进行分析和解释，得出如下结论：（1）当含（导）水陷落柱、老空水以及含（导）水断层三种低阻体关于探测测线（即X轴）对称的情况下，测得的Z分量的瞬变电磁信号感应信号最强，X分量感应信号较弱，比Z分量小一个数量级，但能通过X分量信号强度确定含水异常体边界，Y分量由于低阻体关于接收线圈对称，测得感应信号相互抵消，因此接收到的均为空气中干扰信号。（2

7、）当含（导）水陷落柱、老空水以及含（导）水断层三种低阻体关于探测测线（即X轴）不对称的情况下，测得的Z分量的瞬变电磁信号感应强度最强，X、Y分量感应信号较弱，比Z分量小一个数量级，综合多个方向探测分析X、Y分量信号感应信号强度，可以划定低阻体边界范围。（3）老空水三分量响应数值模拟的实验结果与物理模拟实验结果一致。探测线圈临近老空水时，Z分量有较为明显的增大，能大致确定老空水的边界范围；在老空水边界时X分量感应信号达到最大，到达老空水中间位置时，X分量变为最小；Y分量因老空水关于接收线圈对称，感应比较弱。（4）在某矿探测老空水试

8、验结果与物理数值模拟实验结果基本一致，进一步说明三个方向分量的综合反演解释能更好的反映煤矿典型致灾水源的发育范围，通过三分量的信息解释，可以极大提高矿井瞬变电磁法的解释精度。该论文有图30幅，表2幅，参考文献53篇。关键词：瞬变电磁法；三分量；含（导）水陷落柱；