三维瞬变电磁法探测老空水：数值模拟与应用

"老空水全空间瞬变电磁法探测三维数值模拟研究" 本文主要探讨了在煤矿安全生产中，如何利用三维瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Method, TEM）进行老空水（废弃采空区积水）的精确探测。老空水的存在对煤矿掘进作业构成重大安全隐患，因此，提前探测并评估其分布至关重要。 研究人员采用了三维时域有限差分法（Three-dimensional Time-Domain Finite Difference, 3D TD FD）进行数值模拟，该方法能够精确模拟地下的电磁场变化，对于复杂地质结构下的老空水探测尤为适用。在模拟过程中，他们发现，当发射线与巷道掘进方向平行时，老空水所在区域的磁场对时间导数曲线的幅值明显增大，同时对应的视电阻率曲线形态相似，但极小值更低，响应时间更早。这意味着，通过分析这些曲线的特征，可以判断出老空水的位置和可能的规模。 此外，研究还揭示了老空水距离巷道掘进工作面的远近和体积大小对其电磁响应的影响。即使是位置不同的老空水，其磁场对时间导数曲线和视电阻率曲线的特征也呈现出一定的相似性。但是，距离更近或体积更大的老空水，其视电阻率曲线的极小值差异更为显著，这为识别和区分不同大小和位置的老空水提供了依据。 在实际应用中，这项技术的探测结果与后续的钻探验证结果相吻合，进一步证明了井下瞬变电磁法在探测老空水方面具有很高的效率和准确性。这一成果对于提升煤矿安全水平，预防因掘进工作而引发的水害事故具有重要意义，同时也反映了矿井地球物理探测技术的持续进步。 三维瞬变电磁法的数值模拟研究为矿井老空水探测提供了一种可靠的方法，不仅有助于提高探测精度，还能有效预防潜在的安全生产风险。未来的研究可能将进一步优化这种技术，以应对如隐伏陷落柱、冲击地压和瓦斯富集区等其他矿井安全问题，为煤炭行业的安全高效开采提供更全面的技术支持。