矿井张量电阻率法：理论研究与应用前景

本文主要探讨了矿井张量电阻率法在理论基础研究中的重要地位，针对煤矿采掘活动引发的局部和微观电各向异性特征，以及这些特征在时空演变中的作用。张量电阻率测量作为一种关键的地质探测手段，尤其适用于煤矿井下的复杂环境，因为它能够有效地揭示电各向异性，这对于理解煤岩体的动力灾害预测预报具有潜在价值。 文章首先基于岩石电各向异性物理机制的分析，提出了一套适合煤矿井下条件的张量电阻率测量方法。通过对层状各向异性介质模型的模拟计算，作者研究了地层倾角和走向变化对视电阻率方向特性的影响，揭示了不同方位的电阻率变化与地层结构之间的关系。巷道底板岩溶发育全空间模型的建立，则从宏观角度验证了电阻率测量的定向性，显示了地层中水气分布对电阻率的影响，含水量越大，各向异性系数越高。 研究发现，采动活动导致煤岩体产生明显的电各向异性特征，尤其是采动裂隙内的水气富集，对煤层的横向和纵向电阻率有显著影响。各向异性地层的张量电阻率幅值不仅受到上覆和下伏地层电阻率的影响，而且与裂隙带倾角紧密相关，而地层走向的变化会导致视电阻率的椭圆分布发生旋转，这一现象进一步证实了动力灾害与流体运动的关联性。 通过实时动态测量张量电阻率，可以实时监测和识别由于采掘活动和流体运移引起的局部变化，这对于预防和控制煤矿动力灾害至关重要。此外，文章还提及了其他与煤炭开采相关的研究，如绿色开采的地质保障、矿井水处理利用、地下水监测、煤层气开采技术、保水采煤策略以及地质环境承载力等方面，展现了矿井张量电阻率法在煤炭行业的广泛运用和理论深度。 这篇论文深入探讨了矿井张量电阻率法的理论基础，强调了它在煤矿开采中识别电各向异性特征、监测动态变化和预测动力灾害方面的重要性，为煤矿安全管理和灾害防控提供了有力的科学依据。同时，它也展示了与煤炭行业相关的一系列前沿研究进展，为未来该领域的进一步发展奠定了坚实的基础。