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物探与化探  2024, Vol. 48 Issue (2): 565-572    DOI: 10.11720/wtyht.2024.3503
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露天矿台阶对高密度电法勘探影响的实验研究
赵自豪1(), 李鹏慧1,2(), 吕海建1, 康森1
1.内蒙古科技大学 矿业与煤炭学院,内蒙古 包头 014010
2.晋能控股集团北辛窑煤业公司,山西 忻州 034000
An experimental study on the influence of step topographies in strip mines on the exploration performed using the high-density resistivity method
ZHAO Zi-Hao1(), LI Peng-Hui1,2(), LYU Hai-Jian1, KANG Sen1
1. School of Mining and Coal, Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou 014010, China
2. Beixinyao Coal Industry Company, Jinneng Holding Coal Industry Group, Xinzhou 034000, China
全文: PDF(4709 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

露天矿边坡稳定性评估是预防边坡事故发生的基本手段之一,物探结论一直作为重要依据被广泛采纳。在露天矿台阶上进行高密度电法勘探时,为研究台阶对勘探结果的影响,本文进行了水槽相似材料模拟实验,研究了待测剖面内的电流场分布。实验结果显示:待测剖面中靠近上下坡面线及清扫平台宽度线的浅部位置电流密度大,且分布均匀;中部位置电流密度变化急剧,且电流密度等高线的形状与台阶形状相似;深部位置电流密度小,变化迟缓;待测剖面上靠近坡底线的位置出现明显的电流聚集效应,台阶地形下的电流密度比在平面地形下的电流密度大,且分布不均匀。这表明应用高密度电法实测时,露天矿台阶会导致中部位置和靠近坡底线位置处的反演成果异常。

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赵自豪
李鹏慧
吕海建
康森
关键词 高密度电阻率法台阶地形稳定性评估露天矿相似材料模拟    
Abstract

The stability assessment of strip mine slopes is a fundamental means to prevent slope accidents. To investigate the influence of step topographies on the exploration using the high-density resistivity method on strip mine steps, this study conducted flume experiments for simulation using similar materials to explore the current field distribution in the profile to be surveyed. The experimental results show that: (1) The shallow positions near the upper and lower slope lines and the breadth line of the cleaning berm exhibited high current densities and even current distributions; (2) The middle positions manifested sharply changed current densities, with their contours akin to the step topography; (3) The deep positions displayed low current densities and tardy current changes; (4) A significant current gathering effect was observed near the slope bottom line on the profile; (5) Compared to flat topographies, step topographies exhibited high current densities and uneven current distributions. This suggests that in the exploration using the high-density resistivity method, step topographies in strip mines can cause abnormal inversion results for the middle positions and positions near the slope bottom line.

Key wordshigh-density resistivity method    step topography    stability assessment    slope    strip mine
收稿日期: 2022-09-08      修回日期: 2023-07-04      出版日期: 2024-04-20
ZTFLH:  P631.1  
  TD15  
基金资助:内蒙古自治区自然科学基金项目“露天矿台阶地形对高密度电法勘探电流场分布和反演结果的影响研究”(2019MS04016)
通讯作者: 李鹏慧
作者简介: 赵自豪(1977-),男,博士,副教授,长期从事矿山安全方面的研究和教学工作。Email:phyzzh@imust.edu.cn
引用本文:   
赵自豪, 李鹏慧, 吕海建, 康森. 露天矿台阶对高密度电法勘探影响的实验研究[J]. 物探与化探, 2024, 48(2): 565-572.
ZHAO Zi-Hao, LI Peng-Hui, LYU Hai-Jian, KANG Sen. An experimental study on the influence of step topographies in strip mines on the exploration performed using the high-density resistivity method. Geophysical and Geochemical Exploration, 2024, 48(2): 565-572.
链接本文:  
https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2024.3503      或      https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2024/V48/I2/565
Fig.1  某露天矿边坡实景
Fig.2  台阶要素示意
Fig.3  水槽实验装置(a)及其图示(b)
通电位置 通电位
置编号
通电位置离
地高度/cm
水面离地高度/cm
水槽 1/4截面 1/3截面 1/2截面
低通位置 P1、N1、
P1'、N1'
7 左槽 26.5 33 46
右槽 65.5 59 46
高通位置 P2、N2、
P2'、N2'
31 左槽 50.5 57 70
右槽 89.5 83 70
Table 1  水槽通电位置及截面参数
Fig.4  导线固定板测点布置
实验 边界效应研究
(1)P1(+)和N1(-),1/2截面 (1)和(3)对比
(2)和(4)对比
(2)P1(+)和N1(-),1/3截面
(3)P2(+)和N2(-),1/2截面
(4)P2(+)和N2(-),1/3截面
Table 2  边界效应研究实验
Fig.5  边界效应研究实验结果
实验 地形对比
(1)P2(+)和N2(-),1/2截面 (1)和(3)对比
(2)和(4)对比
(2)P2(+)和N2(-),1/3截面
(3)P2’(+)和N2’(-),1/2截面
(4)P2’(+)和N2’(-),1/3截面
Table 3  地形对比实验参数
Fig.6  面地形的导线固定板测点布置
Fig.7  平面地形实验结果三维图与等值线平面
实验 含高阻或低阻地层
(1)P2(+)和N2(-),1/2截面 (1)、(2)、(3)对比
(2)P2(+)和N2(-),1/3截面
(3)P2(+)和N2(-),1/4截面
Table 4  含高阻或低阻地层的实验
Fig.8  含高阻地层实验结果三维图及等值线平面
Fig.9  含低阻地层实验结果三维图及等值线平面
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