矿井顶板水害瞬变电磁正演模拟及应用

矿井水害问题伴随着矿产资源开采深度的加深日益突出,富水体形态不易确定,位置不明,极易造成突水事故.本文基于煤矿瞬变电磁探测矿井富水体响应规律,采用有限元法对矿井采掘工作面顶板富水性进行多角度全空间数值模拟,分析不同角度矿井顶板富水体的感应电流密度响应特征.结果表明:(1)探测角度为9°和 18°时,整体模拟效果更佳,锲合工作面实际探测的需求.当富水体在高阻煤层时,富水体外部等值线密集,感应电流密度极大值在富水体轮廓中;当富水体位于顶板时,富水体上部等值线密集,感应电流密度极大值位于富水体内上部;(2)富水体感应电流密度等值线轮廓以椭圆形为主,随着探测角度的增大,感应电流密度等值线逐渐稀疏,但富水体的整体轮廓不变;(3)探测角度增大,感应电流密度极大值降低但不会影响感应电流密度极大值在富水体内部出现的现象,因此可根据感应电流密度极大值判断富水体的位置.本文通过对典型煤矿富水体分布规律研究,改进了矿用瞬变电磁仪的正演模拟方法,推动了新的反演解释算法及软件开发,为非煤矿山、金属矿山、隧道工程等井工或地下作业场景水害探测防治提供一种新的技术与方法.