[發明專利]一種電法探測采空區裂隙帶的電各向異性數值模擬方法

有效

• 申請號: 201710283502.3
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN108228952B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 蘇本玉;于景邨
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學;淮北礦業(集團)有限責任公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;E21B49/00;G06F111/10
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

一種電法探測采空區裂隙帶的電各向異性數值模擬方法，屬于礦山電磁探測數值模擬方法。方法步驟：1、基于采空區裂隙帶電各向異性特征的電法理論推導；2、根據電法理論推導，匯編數值模擬程序；3、根據采空區實際地質資料，建立數值模擬所需要的地電模型；4、進行數值模擬，對每一個供電電極，以A為圓心，以AB為半徑進行轉動，每15度計算一個數值，對每一個供電電極AB計算；5、變化AB的長度，重復(4)進行計算，直到AB的長度滿足設計的需要為止；6、將計算結果輸出后，繪制在極坐標系內，根據視電阻率分布的形狀和AB的長短初步判斷地層電各向異性特征。優點：能夠測量不同方位的視電阻率，為礦井水預防和治理提供詳細的地質資料。

技術領域

本發明涉及一種礦山電磁探測數值模擬方法，特別是一種電法探測采空區裂隙帶的電各向異性數值模擬方法。

背景技術

防范和遏制煤礦重大突水事故歷來是各類煤礦企業、煤礦安全監察部門、煤炭生產管理部門、各級政府管理機構落實安全生產責任，做好隱患排查工作的重中之重。近年來，重大突水事故類型，其采空區透水事故占各類煤礦水害事故70％以上。采空區透水關鍵點在于裂隙帶形成導水通道，致使采空區內的積水滲透到礦井中造成礦井水害事故。

殷長春于1999年發表了利用直流電法計算層狀介質電各向異性特征的方法；

沈金松在此基礎上，于2008發表了計算石油裂縫儲層的電各向異性特征；

發明人在現有技術的基礎上，于2016年發表的計算導水裂隙帶的電各向異性特征，其理論推導具體方法步驟如下：

▽×E＝0,▽·J＝0 (1)

▽×H＝J,▽·B＝0 (2)

其中：

其中，電阻率可以描述裂隙帶的電性信息。

磁場和電流密度可以表示為：

其中，T_J和P_H分別是電場和磁場螺線型和極向型標量位；T_H和P_J分別是磁場和電場螺線型和極向型標量位；

由公式：

因此，

同理，可以得到E的表達式；由傅里葉變換和邊界條件；水平電場與視電阻率的表達式：

其中，G為電極系系數；ρ_a為視電阻率；r為坐標原點O到MN中點之間的距離；E_r為MN中點電場；E_x為MN中點x方向電場，E_y為MN中點y方向電場。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種電法探測采空區裂隙帶的電各向異性數值模擬方法，依據導水裂隙帶裂隙的發育特征，即裂縫的走向或者傾向，提供進一步的裂隙帶信息，為采空區透水事故的防止和治理中的注漿技術提供更為詳細地質資料。

本發明的目的是這樣實現的：探測數值模擬方法：基于電法探測理論，考慮采空區導水裂隙帶電各向異性特征，利用數值模擬的方法研究裂隙帶發育狀況與視電阻分布之間的關系；具體步驟如下：

(1).基于采空區裂隙帶電各向異性特征的電法理論推導；

(2).根據電法理論推導，匯編數值模擬程序；匯編數值模擬程序分為四個模塊：①模型參數輸入；②電各向異性地電模型判斷；③電各向異性地電模型響應計算；④計算結果輸出；