煤炭学报

作者：岳建华, 滕小振, 习丹阳, 张河瑞, 吴晓康, 鲁凯亮,

关键词：矿井直流电法, 超前探测, 偶极–偶极装置, 数值模拟, 响应特征,

煤矿井下直流电法超前探测是探查掘进工作面前方含导水构造的主要方法之一，现场实际应用时多采用基于球壳理论发展出来的三极超前探测装置，近年来许多学者对该装置的探测精度与分辨率产生了质疑，且该装置井下施工时需布置无穷远电极，进而造成施工效率低和成本高等问题。为提高直流电法超前探测精度和现场施工效率，提出了矿井直流电法偶极–偶极超前探测装置，通过理论研究、数值模拟和实测数据分析相结合的方式，对偶极–偶极装置的探测能力进行研究。首先，建立全空间地电模型对直流偶极子源的电场分布特征进行正演模拟，证明了该方法在直流电法超前探测中的可靠性与可行性。然后，通过设置均匀全空间地电模型和含不同形状低阻异常体的地电模型进行数值模拟，对比分析了单极–偶极与偶极–偶极装置的超前探测效果及对低阻异常体的响应特征。最后，通过现场试验，获得了掘进巷道工作面前方的电性响应特征，采用瞬变电磁超前探测方法进行对比分析，得到工作面前方5～45 m内有一处低阻异常，经钻探验证该异常属实。结果表明：采用矿井直流电法偶极–偶极超前探测装置可以有效地探查掘进工作面前方的低阻异常体，且该方法探测精度和施工效率高，节省了大量的人力和物力，具有理论意义和实际应用价值。

来源：2025年第1期

《煤炭学报》期刊编辑部

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