基于井下全空间TEM的透水预警关键技术研究

With improvement of coal mining technology and requirement of national energy strategy, coal mining has been developing gradually to more depth and the mine flood accident has been becoming main factor to threaten the security of the mine. Research on the field of mine flood prevention in our country is still at alarm stage but not early-warning stage. Therefore research on early-warning of the mine flood accident has been demanded urgently. The key techniques to early warn the mine flood accident based on underground whole-space transient electromagnetic will be studied in this project. The main contents include error approximating technique between real signal and theory signal at early phase, extraction technique of nonlinear and non-stationary weak signal under strong noise conditions and underground whole space inversion fusion algorithms based on evidence theory. The development and expected results of the project are of remarkable theoretical significant and utility value to develop the high technology device in the field of pre-warning the mine flood accident in Guangxi Karst region and the other region of China. Its results can be widely used in the field of early-warning the mine flood accident, seeking underground water in the arid region, controlling side slope and landslide and early-warning the risk in tunnel and the other major project construction.

随着煤炭开采技术的提高和国家能源战略的需要，煤矿开采已逐步向更深方向发展，矿井透水事故已经成为威胁矿山安全的主要因素。但我国在矿井透水安全预警领域的研究目前还停留在报警而不是预警上，迫切需要开展矿井透水超前预报领域的高新技术攻关。本项目拟开展基于全空间TEM（Transient Electromagnetic）的矿井透水预警关键技术的研究，主要内容包括早期的实际信号与理论信号的误差逼近技术，强噪声背景下的非线性、非平稳弱信号提取技术以及基于证据理论的井下全空间全区反演融合算法研究，以期实现对矿山地质地貌的立体反演。本项目的开展和预期成果对于促进广西喀斯特地貌乃至全国的矿山水灾害预报预警领域的高新技术设备的研制具有非常重要的理论意义和实用价值，其成果可广泛应用于矿山水灾害预警、干旱地区寻找地下水、边坡与滑坡的工程治理、隧道及重点工程的超前预报等领域。

随着煤炭开采技术的提高和国家能源战略的需要，煤矿开采已逐步向更深方向发展，矿井透水事故已经成为威胁矿山安全的主要因素。但我国在矿井透水安全预警领域的研究目前还停留在报警而不是预警上，迫切需要开展矿井透水超前预报领域的高新技术攻关。.本项目开展了基于全空间TEM（Transient Electromagnetic）的矿井透水预警关键技术的研究，主要内容包括早期的实际信号与理论信号的误差逼近技术，强噪声背景下的非线性、非平稳弱信号提取技术以及基于证据理论的井下全空间全区反演融合算法研究，以期实现对矿山地质地貌的立体反演。.首先进行了理论模拟仿真，对接收天线的阻尼特性进行了深入研究，阻尼系数允许适当降低到0.7-0.8，电流关断速度快，信号高频分量多，同样阻尼匹配条件下，欠阻尼振荡幅度更大，此时需要提高阻尼系数来减小振荡。.巷道存在时的磁场扩散速度慢于无巷道时的扩散速度，即磁场在高阻区的扩散速度比低阻区的扩散速度慢。均质全空间下不同深度瞬态场衰减情况不同，当含导水断层越浅则距离激发源越近，对瞬变电磁场影响越大；瞬变电磁场异常响应的起始时间受距离影响，而响应的时间范围和幅度则由距离和厚度共同影响。.自适应非均匀网格最大误差小于6.5%，自适应非均匀网格比非均匀网格划分更精确，采用自适应网格剖分数值模拟，能更好的模拟出异常体特征。针对层状构造反演问题，改进后的波形反演方法能有效重建出各层介质的厚度和介电常数信息，该方法还具有时间复杂度低和反演结果精度高等优点。.本项目的开展和成果对于促进广西喀斯特地貌乃至全国的矿山水灾害预报预警领域的高新技术设备的研制具有非常重要的理论意义和实用价值，其成果可广泛应用于矿山水灾害预警、干旱地区寻找地下水、边坡与滑坡的工程治理、隧道及重点工程的超前预报等领域。