3D finite element numerical simulation of advanced detection in roadway for DC focus method

Within the roadway advanced detection methods, DC resistivity method has an extensive application because of its simple principle and operation. Numerical simulation of the effect of focusing current on advanced detection was carried out using a three-dimensional finite element method （FEM）, meanwhile the electric-field distribution of the point source and nine-point power source were calculated and analyzed with the same electric charges. The results show that the nine-point power source array has a very good ability to focus, and the DC focus method can be used to predict the aquifer abnormality body precisely. By comparing the FEM modelling results with physical simulation results from soil sink, it is shown that the accuracy of forward simulation meets the requirement and the artificial disturbance from roadway has no impact on the DC focus method.

水体微塑料污染的高效检测与监控方法研究

本研究旨在开发一种高效的水体微塑料污染监测方法。通过综合运用先进技术和分析手段,建立了高效、准确的微塑料颗粒检测体系。方法包括样品采集、颗粒提取与富集、表征与鉴定等步骤,并优化了仪器参数。基于机器学习算法建立了分类模型,实现了快速可靠的微塑料污染监控。验证结果显示:该方法具有高灵敏度、选择性和稳定性,在微塑料颗粒鉴定与监测方面表现出良好性能。

基于COMSOL的三点源供电直流电法超前探测技术

传统单点供电电极直流电法超前探测技术对远距离异常体探测时,随着探测距离增加,信号逐渐减弱,准确度大大降低。为了解决远距离超前探测误差较大的问题,结合已有直流电法超前探测技术,将单点源供电,改为三点源供电;利用COMSOL软件进行模拟,绘制测线视电阻率曲线图,并通过SURFER绘制视电阻率剖面图。结果表明:三点源供电可以较好反映出远距离异常体位置,增加了超前探测有效距离,提高了超前探测准确度。

矿井直流电法技术应用现状与展望

矿井直流电法作为一种高效的地球物理勘探手段,在精准圈定各类异常区方面发挥了重要作用。井下探测空间小、干扰多、技术要求高,其发展受到诸多因素限制,因此,建立快速采掘模式下与智能化矿井生产相匹配的矿井直流电法技术体系意义重大。从基本原理、技术发展及分类3个方面对矿井直流电法进行了概述,总结了矿井直流电法用于顶底板探查、巷道超前探测、工作面内异常区探查等方面的最新进展;对矿井直流电法仪器与设备研发进展进行了分析,列举了常见的几类矿井直流电法仪器;分析了矿井直流电法在解决工程问题中存在的关键问题:(1)目前矿井直流电法超前探测技术在含/导水异常体圈定空间的定位精度低,同时存在有效探测距离不足的问题。(2)矿井直流电法施工空间狭小,在有限的测试空间内,多方位地质异常体电性响应叠加,增加了数据处理和解释难度。(3)矿井直流电法在井下应用时易受场地金属源干扰,特别是受掘进机、液压支架、锚锁(网)支护、轨道、输送管道等大型金属件影响。对矿井直流电法未来发展方向进行了展望:(1)构建多源地电场数据响应特征库。(2)多源数据融合解释。(3)建立矿井直流电法智能化监测体系。

基于人工神经网络的矿井直流电阻率法超前预测方法

矿井直流电阻率法具有施工效率高、成本低的特点,广泛应用于煤矿掘进工作面水害超前探测。随着应用的不断深入,对矿井直流电阻率法超前探测信号处理方法提出了更高的要求。基于有限元方法和数据重构所得响应信息库,采用Levenberg-Marquardt人工神经网络方法实现了矿井直流电阻率法超前预测。首先采用非结构网格剖分和BiCGSTAB迭代有限元法建立了直流电阻率法超前探测模型,基于EMD方法实现数值计算响应与实测响应匹配,并提出了基于异常体超前距离与其异常率的预测机制,得到3000组23维重构响应;然后,采用L-M算法构建了人工神经网络模型;最后,基于训练好的网络对数值计算响应和实测数据进行预测分析。研究表明:针对数值模拟响应,基于L-M人工神经网络的矿井直流电阻率法超前预测方法可有效预测100 m范围内的水害异常,预测网络均方误差为0.00247,测试样本显示最大距离误差小于0.6 m;针对实测数据发现,该神经网络在全区段预测准确率为67%,当预测异常位置在15~80 m时预测准确率超过85%,基于L-M算法的人工神经网络可应用于直流电阻率法超前预测。研究成果对煤矿井下掘进工作面直流电阻率法超前探测方法的完善与推广应用有重要意义。

物探钻探一体化探测技术在云岗矿的应用

为提高云岗矿地质探测的可靠性,通过整合钻探和物探两种超前探测技术,利用物探的区域特性弥补钻探“一孔之见”的缺陷,实现巷道掘进中钻探、物探一体化探测技术。依据联合对随钻、电法、电磁法数据进行分析,获得岩体破碎异常对振动信号、视电阻率的响应结果和钻孔电视的一致性,表明利用钻探、物探探测技术的优势,提高了掘进迎头超前探测结果的可靠性。

超前探测灾害性含导水地质构造的直流电法

通过研究矿井直流电法7电极系探测装置系统,成功开发出煤矿掘进巷道顺层超前探测含导水构造的直流电法探测方法,解决了较长距离定量预测煤矿掘进工作面前方灾害性含导水构造及其位置的难题。通过深入研究地层层状空间的影响及消除方法、地层各向异性的影响及消除方法、测量电极M、N附近的影响及消除方法、掘进巷道非正前方的影响及消除方法等资料处理技术,获得了掘进巷道(或隧道)工作面前方地质异常体的电性异常分布信息,能定量解释掘进巷道前方0～140m内灾害性含导水地质构造及其位置。

坑道直流聚焦超前探测电阻率法有限元数值模拟

通过有限元法数值计算,对影响坑道直流聚焦法超前探测距离的主要因素及该方法的超前探测距离进行研究。模拟含水层体积变化、测量电极距变化、异常电阻率比值、坑道旁侧异常体的变化和掘进面后方坑道中的金属体对超前探测距离的影响。结果表明:掘进面到含水层的距离、测量极距变化和异常电阻率比值对聚焦法超前探测距离的影响不大,当坑道后方存在金属体时对超前探测距离没有影响;而坑道正前方目标体(含水层)的体积变化对聚焦法超前探测距离的确定影响较大,聚焦法超前探测的有效距离为10～11 m。

扇形探测技术在超前探测中的应用研究

用扇形探测技术代替了常规的测量方法以提高矿井瞬变电磁法超前探测资料的解释精度.在数据采集过程中,调整巷道迎头左侧拐角处天线的法线方向与左侧巷道壁的夹角,以60°,45°和30°的夹角进行探测,在迎头断面处布置2-3个测点,调整巷道迎头右侧拐角处天线的法线方向与右侧巷道壁以30°,45°和60°的夹角进行探测.通过调整天线的法线与巷道底板的夹角,探测巷道顶板、顺层和巷道底板方向上介质的电性变化情况.研究结果表明：在超前探测中使用扇形探测技术可提高巷道超前探测资料的解释精度,能更准确的反映出异常体的空间特征.在实际应用中探测成果图上钻孔中心点位置与实际揭露钻孔中心点位置误差不到2 m.

煤矿巷道直流三极法超前探测的可行性

全空间巷道超前探测由于受到掌子面前方及上下左右岩土介质的影响异常要复杂许多,应用直流电阻率法进行超前探测也会遇到同样的问题.本文从理论计算和三维数值模拟两个方面分析了直流电阻率三极测深法超前探测的能力,结果表明:在理想情况下,当掌子面前方存在一定规模的低阻体时只能引起巷道底板上三极测深视电阻率曲线单调下降,且影响很小,仅凭几条这样的曲线还无法判断低阻体的空间位置.因此,目前在煤矿巷道广泛使用的三极超前探测方法前景令人担忧.

巷道掘进直流电阻率法超前探测技术应用探讨

直流电阻率法在巷道超前探水中起到了重要的作用,但受巷道测试条件限制,依据点电源电场球壳理论的超前探测在实际应用中仍存在诸多问题。论文在对直流电阻率法超前探测中数据采集方式、非均质地质条件、巷道干扰因素等进行讨论的同时,通过改变数据采集观测系统,利用多次覆盖方式、巷孔联合方式增加数据量,提高了对前方含水异常体的综合认识及预测能力。巷道超前探测实践表明,直流电阻率法探测应增大激励场对前方地质体的影响力,这样可以获得较为可靠的观测数据。改进后的观测系统增强了对前方含水异常体的判识能力,其预报结果准确可靠,对巷道掘进安全生产指导意义大。同时指出巷道直流电法超前探测需加大对聚焦电流方式研究,并结合多方法配合综合预报与解释。

矿井直流电法在福建小煤矿探测水中的应用

介绍了矿井直流电法勘探的工作原理,研究了井下巷道有限施工条件下探测矿井水的方法,证明了矿井直流电法勘探技术在探测巷道掘进头前方、巷道顶底板及巷道侧帮等方向断裂水、老空水的有效性。在此基础上,总结了井下直流电法技术应用中需注意的若干关键问题。

三维电法超前探在巷道掘进水害防治中的应用

介绍了三维电法超前探测技术在煤矿巷道超前探测中的基本原理、勘探方法及应用情况。在实际应用过程中结合探测成果及实际地质资料,对超前探测数据进行三维处理,成功构建超前探数据三维数据体,与其他现有的超前探测方式相比实现了异常体三维可视化,在三维空间对异常体位置及范围进行圈定,提高了超前探测资料的解释精度,充分体现了该技术的实用性和可行性,为矿井水害治理提供了可靠保证。

基于矿井电法的矿井水害超前探测技术研究

为了对煤矿巷道掘进前方各类含水体进行有效的预测预防,消除突水的潜在威胁,保证煤矿的安全掘进,文章以矿井瞬变电磁法和矿井直流电法探测技术为例,通过井下超前探测数据采集、数据预处理和反演计算,形成电阻率剖面图,来解释巷道掘进头前方含水情况,建立了一套适合煤矿掘进过程中超前预报含水体的技术方法,结果表明:综合采用矿井瞬变电磁法和矿井直流电法对各类含水体探测更为精细。

直流聚焦超前探测影响因素及水槽模拟实验

采用基于异常电位法的三维有限元数值模拟方法,对影响直流聚焦超前探测效果的各种因素进行了数值计算,以异常幅度大于三倍均方误差为标准,对各种影响因素是否忽略进行了判定。结果表明,距离隧道轴线6m之外的旁侧异常体对超前探测效果影响很小,坑道后方的金属体对超前探测效果几乎没有影响,坑道正前方水体灾害的规模大小对聚焦电流法超前探测距离的确定影响较大。最后制作隧道空腔模型进行水槽模拟实验,该实验验证了九极聚焦法的实际可行性,并且其探测效果明显优于传统的单极装置。

灾害地质体超前探测技术研究现状与思考

总结了地下灾害地质体超前探测技术的研究现状和趋势;针对应用中存在的主要问题,提出了几点思考;对不同灾害地质体采用不同的地震反射波法与直流电法组合,通过数值模拟、模型试验和井下实验的观测和分析,找出有效、快速的综合观测方法,及其应用条件和最佳观测系统,提高超前探测的距离、精度和准确性。

汽车用永磁无刷直流电机无位置传感器技术研究

研究一种汽车用永磁无刷直流电机无位置传感器控制技术-反电动势三次谐波检测法,它是利用定子反电动势三次谐波积分的方法来估算转子的位置。具体工作过程就是把电枢三相电压进行叠加,然后从中提取出反电动势的三次谐波分量,通过选择其积分过零点为电机的三相逆变电路的换相点。最后通过实验表明其与理论分析完全一致,为其在实际应用提出一种新的方法。

煤巷多点电流源双频激电法超前扫描探测技术

在掘进工作面上设计多点电流源双频激电法探测电极布置方式,根据稳定电流场性质,建立多点电流源电场线微分方程,基于变步长四阶五级Runge-Kutta-Felhberg算法,对微分方程组进行求解。定义探测电场空间立体角和电场线边界角概念,分析探测电场平均电流密度随主屏流比系数及距掘进断面距离变化规律,确定聚焦效应探测时主屏流比系的取值范围。同时改变约束屏流比系数和主屏流比系数,分析探测电场偏转角的变化规律及对其影响的主要因素,确定偏转效应探测时约束屏流比系数的取值范围。工业性试验表明:利用该方法进行超前扫描探测,根据视幅频率和视电阻率异常激电效应参量变化规律,能够有效识别工作面前方围岩地质构造特征及低阻含水异常体的方向,但含水异常体距工作面的准确距离和含水量的大小尚需进一步研究。

双折射效应和去直流检测法的MOCT模型研究

基于双折射效应和去直流检测法,建立一种磁光式电流互感器(magneto-optic current transformer,MOCT)模型.该模型在一次侧电流检测部分,采用Jones矩阵建模,综合考虑Faraday效应和磁线振双折射效应;在二次侧转换器部分,建立去直流双光路检测法分析光强度信息.数值仿真和实验验证了MOCT模型的正确性.该模型考虑了磁光式电流互感器的光学检测特性,可为MOCT应用提供理论支持.

直流电法布极方式对巷道超前探测精度研究

通过直流电法电极布置几何分析,提出了发射电极与测量电极极距关系公式。对于可能存在地质异常的重点区域可同时调整二者极距,通过增加探测密度的方式提高探测精度。经研究发现电极随布置数量的增加,其探测精度随之提高。通过单倍与多倍极距对比实验,得出可通过调整极距提高探测精度,解决了直流电法在测量精度不高、定位不准等方面的难题,提高了煤矿生产安全。