本書針對煤田、礦山等巷道超前探水, 隱伏陷落柱、構造裂隙等不良地質體探測的關鍵技術問題, 應用有限元數值模擬技術實現了巷道三維復雜條件下激電觀測的快速正演算法及程序。在三維正演基礎上, 分析計算了巷道本身、巷道干擾、旁側異常體等對巷道頂底板激電探測的影響規(guī)律, 并用理論模型數據檢驗改正效果。為合理避開掌子面旁側的干擾, 達到巷道迎頭超前探測目的, 討論了巷道迎頭電場聚焦探測的異常規(guī)律及適用性。

呂玉增，男，1978年11生，河北邢臺人，教授，碩士研究生導師，桂林理工大學地球科學學院副院長，中國地球物理學會注冊地球物理工程師。2004年畢業(yè)于桂林理工大學（原桂林工學院）地球探測與信息技術專業(yè)，獲碩士學位；2008年在中南大學獲地球探測與信息技術專業(yè)工學博士學位；2010－2012年在中國礦業(yè)大學（北京）煤炭資源與安全開采國家重點實驗室完成博士后研究；2014年6月－2015年7月，在美國杜克大學Pratt學院計算機與電子工程系訪學。主要從事地球物理電（磁）法數值模擬與反演成像、地質雷達偏移成像、巷道超前探測等方面的研究。

第1章 引言

1.1 巷道超前探測的重要性

1.2 國內外研究現狀與發(fā)展趨勢

1.3 研究思路、技術路線

1.3.1 研究思路和方法

1.3.2 技術路線

1.4 研究內容和主要成果

1.4.1 巷道激發(fā)極化法三維快速正演研究

1.4.2 巷道三維全方位超前探測系統(tǒng)研究

1.4.3 巷道頂、底板、側方和迎頭激電超前探測數據的最優(yōu)化反演研究

第2章 巷道復雜條件下激發(fā)極化法有限元正演

2.1 時間域激發(fā)極化法計算

2.2 巷道三維點源場基本原理

2.3 三維有限元網格剖分

2.3.1 直角坐標系下的網格剖分

2.3.2 放射狀的網格剖分

2.3.3 四面體單元剖分

2.4 巷道三維點源場有限單元法正演計算

2.4.1 邊值和變分問題

2 4 2插值

2.4.3 單元分析

2.4.4 邊界積分

2.4.5 總體合成

2.5 網格剖分分析和系數矩陣的存儲

2.5.1 網格剖分分析

2.5.2 系數矩陣非零元素存儲

2.6 方程組求解

2.6.1 大型對稱稀疏線性系統(tǒng)求解

2.6.2 計算效率和計算精度

2.7 巷道復雜條件下正常場的計算

2.8 本章小結

第3章 巷道頂底板、側方激電探測及反演解釋

3.1 巷道本身對點源場觀測的影響規(guī)律

3.1.1 不同測線巷道空腔影響

3.1.2 巷道大小對觀測視電阻率的影響

3.1.3 巷道本身影響校正

3.2 不同位置異常體對巷道頂底板超前探測的影響規(guī)律

3.2.1 巷道內鐵軌對觀測的影響

3.2.2 巷道旁側異常體對觀測的影響

3.3 巷道頂底板激電超前探測數據的反演解釋

3.3.1 最小二乘反演方法

3.3.2 巷道環(huán)境影響改正方法

3.3.3 改正效果檢驗

3.3.4 二維近似反演效果

3.4 本章小結

第4章 巷道迎頭電場聚焦超前探測

4.1 巷道迎頭聚焦探測技術

4.2 巷道迎頭聚焦探測的有限元正演

4.2.1 有限元正演算法

4.2.2 附加電場電極布置

4.2.3 附加電場特征分析

4.3 巷道聚焦電流法超前探測應用

第5章 巷道U形探測及近似反演解釋

5.1 巷道U形探測觀測系統(tǒng)設計

5.2 約束最小二乘最優(yōu)化反演算法

5.3 巷道迎頭U形探測異常及近似反演解釋

5.3.1 巷道迎頭U形超前探測的異常特征

5.3.2 巷道迎頭U形探測的近似反演

5.4 本章小結

第6章 主要結論和建議

6.1 主要結論

6.2 問題與建議

參考文獻