【摘要】：采煤工作面內(nèi)部的地質(zhì)構(gòu)造,尤其是含水、導水構(gòu)造時常困擾著采煤工作面的安全生產(chǎn)。本文實現(xiàn)了巷道間電阻率法三維共軛梯度(CG)正反演算法,主要針對的是兩個巷道間工作面內(nèi)的異常體反演解釋。本文從巷道間點源的穩(wěn)定電流場基本理論出發(fā),推導了三維地電場電位滿足的微分方程,通過體積離散的方法,最后形成一個大型稀疏線性方程組。如果直接分解求解這個線性方程組,需要巨大計算機內(nèi)存開銷,而且計算效率低。利用不完全Cholesky預處理共軛梯度法求解線性方程組,同時采用按行索引的稀疏存儲模式存儲線性方程組的系數(shù),使得正演計算速度加快,內(nèi)存開銷也大大降低,為后面的巷道間電阻率法三維反演奠定了基礎。對于三維反演問題,關鍵是雅克比矩陣G的計算,直接求取雅克比矩陣G和TG G的逆矩陣十分困難,而且存儲G和TG G所需的內(nèi)存也十分龐大。三維共軛梯度反演算法只需要計算雅克比矩陣G與一任意向量x的乘積Gx及其轉(zhuǎn)置TG與一任意向量y的乘積TG y,成功避免了直接求取雅克比矩陣G和TG G的逆矩陣。同時,選擇模型m在x、y、z方向的一階偏導數(shù)的平方的積分和作為模型的光滑因子,并利用試驗的方法確定拉格朗日乘子。通過理論模型合成數(shù)據(jù)的反演算例檢驗了所實現(xiàn)的巷道間電阻率法三維共軛梯度反演算法的有效性和穩(wěn)定性。該算法適用于反演二極裝置采集系統(tǒng)和三極裝置采集系統(tǒng)下的電位和視電阻率數(shù)據(jù)。
【圖文】：

第二章 巷道間電阻率法的基本原理2.1 巷道間電阻率法的基本原理本文研究的巷道間電阻率法是指在一條巷道供直流電，在另一條巷道接收電位或者電位差的一類電法，即供電點源位于地下，接收點也位于地下。主要用于圈定兩個巷道間采煤工作面內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造，特別是含水、導水的低阻構(gòu)造，這對采煤工作的安全性具有十分重要的意義。通過人工源在一條巷道向地下供入大功率直流電，使得電流穿過工作面，在另一條巷道接收電位或者電位差，，當完成一條巷道的測量，將發(fā)射巷道和接收巷道互換，完成另一條巷道的測量。再利用點源位于地下時的裝置系數(shù)計算公式，可以求得巷道接收點的視電阻率值。由此來研究巷道間工作面的電阻率分布，為最終的地質(zhì)解釋提供物探依據(jù)。巷道間電阻率法測量系統(tǒng)示意圖如圖 2-1 所示。

計算公式：'1 14Ir r （2-1）其中I 是電流， 是下半空間電阻率，r 是點源到接收點的距離，'r 是點源關于地面對稱點位置與接收點的距離。結(jié)合電法勘探（傅良魁，1991）中視電阻率計算公式：sKI （2-2（1）二極裝置如圖 2-2 所示，該裝置的特點是把一個供電電極 A 放入一條巷道，測量電極M 在另一條巷道逐點移動進行測量，另一供電電極 B 放置在“無窮遠”處。完成一次測量之后，將供電電極 A 逐點向前移動，同時每移動一次，完成另一條巷道的測量，直到供電電極 A 完成整條巷道的移動。
【學位授予單位】：中國地質(zhì)大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P631.322

【參考文獻】

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1 吳小平,汪彤彤;電阻率三維反演穩(wěn)定性和可靠性研究[J];煤田地質(zhì)與勘探;2002年01期

本文編號：2580450