为了论证地巷联合瞬变电磁法探测煤矿井下采空区积水的有效性,用水和薄铜板分别模拟均匀半空间和采空区积水,研究水平分量的异常响应。结果显示,X、Y分量对采空区反映明显,其中,X分量过零点与Y分量极值点均对应采空区中心位置。X、Y分量曲线组合形态与采空区空间方位密切相关。模拟结果证明,地巷联合瞬变电磁法能准确发现采空区积水,并有望确定其空间方位。

为了研究煤矿积水采空区的瞬变电磁响应特征,建立了煤矿积水采空区的理论模型,计算了瞬变电磁响应曲线,分析了典型的积水采空区瞬变电磁响应特征。理论计算结果表明,在被探测的采空区具备地球物理条件的前提下,瞬变电磁法(TEM)对积水采空区反应明显,且横向分辨率较高;对高阻采空区反应不明显;垂向上有多层积水采空区时,瞬变电磁的延迟效应会导致瞬变电磁法纵向分辨率降低,在一定深度范围内难以分辨引起电磁异常的具体层位。桑树坪煤矿积水采空区探测应用表明:理论结果与现场实际情况相符合,表明该方法是切实有效的。

介绍了瞬变电磁法探测原理及瞬变电磁对于异常划分原则。以三交河井田北部越界小煤矿采空区地面探测工程为例,参考多种电性参数断面和平面图,结合平面图的等值线走向和规律,以及各测线视电阻率断面图、正演模型感应电压特征,通过分析测线多测道剖面图、测线电性断面图、顺层视电阻率切片图等,推测出了越界小煤矿采空区范围及积水情况,阐述了瞬变电磁法在探测煤矿采空区的可行性与实用性。

为更加准确地探测采空积水区范围,根据采空区积水对安全生产的影响程度,突出水患调查重点区域,采用多种物探手段开展采空积水区水患调查和勘查工作。从基本原理和数据处理方面对瞬变电磁法与激发极化法进行了介绍,通过工程案例分析,对这两种方法在采空积水区探测方面的应用效果进行了探讨。研究结果表明,采用瞬变电磁法与激发极化法进行综合探测与解释,所推断的采空积水区范围更为准确,钻探验证结果与推断情况较为一致。

通过研究安家岭露天矿采空区测量方面相关理论,结合矿山实际情况,提出了利用瞬变电磁法探测采空区巷道布置及形态分布的方法,并在安家岭矿进行了工程应用。通过对测深数据的处理和解释,结合地质资料查明了矿坑内的采空区分布。

为了研究瞬变电磁法对超浅层采空区的探测效果,以陕北某小煤窑采空区为研究对象,从数值模拟与现场实测2方面对其瞬变电磁响应展开研究。首先针对目标体地质条件建立K型地电模型,从电阻率差异角度论证理论可行性;其次根据理论结果设置采集参数,以电性标志层电阻率差异为依据对采空区分布范围进行推断;最后采用地面钻探对异常区进行验证。结果表明:瞬变电磁法盲区有限,采用240 m×240 m发射回线时最小探测深度小于20 m,能准确反映超浅层采空区的分布。

常规的瞬变电磁反演用半空间响应乘以全空间响应系数来拟合观测数据,具有一定的局限性;直接进行全空间反演,瞬变电磁场的空间不可分性会导致反演结果的不稳定。针对以上问题,提出了基于镜像模型的矿井瞬变电磁全空间反演方法,编制了反演程序。对低阻模型、受巷道后方高阻影响的低阻模型、受巷道后方低阻影响的低阻模型进行了反演试算,结果表明:基于镜像模型的全空间反演方法能够准确反演出掘进工作面前方的低阻地质异常体,巷道后方的高阻体不会影响对前方低阻地质异常体的判断。

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对基于模块化多电平换流器作为逆变器采用最近电平逼近调制模式时的谐波分量进行分析，选取逆变器上、下桥臂电流，相间环流及交流输出电压波形作为研究 对象，通过理论推导出上、下桥臂电流主要具有直流分量、基波分量及 2 次谐波分量;相 间环流仅含有偶次谐波;交流输出电压波形仅含有奇次谐波。

为了提高矿用机车无刷直流电机控制精度和稳定性,利用MATLAB中的Simulink的仿真环境,搭建出理想的仿真模型。在分析滑模控制系统理论基础上,加入自抗性改进滑模变结构的控制方案。仿真结果表明,此方案更有利于瞬态响应的实现和提高控制稳定精度,能够对负载突变迅速地做出响应,具有较强的抗干扰性,提高了系统的整体性能。实验结果表明此控制策略可行。