DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
system: [SYSTEM]

user: 3. 仿真研究与分析 3.1. 优化设计过程 对离散PID控制器进行优化，就是寻找合适的 K p ， K i ， K d 三个参数，以使闭环系统达到良好的输出效果 [ 9 ]。 论文在MATLAB/Simulink环境下进行仿真研究。已知被控对象的传递函数模型为 G ( s ) = 1 s ( 10 s + 1 ) (5) 采用二次型性能指标，则Simulink环境下的PID控制系统模型为图1所示。 其中rou为二次型性能指标的常数 ρ ，取值范围为 0 ≤ ρ ≤ 1 。 图1. Simulink环境下的PID控制系统模型 利用粒子群算法对PID控制器的参数进行优化，其优化流程图如图2所示。 图2. 利用粒子群算法对PID控制器参数进行优化的流程图 粒子群算法与Simulink模型之间连接的桥梁是粒子(即PID控制器参数)和该粒子对应的适应值(及控制系统的二次型性能指标) [ 10 ]。优化过程如下：PSO产生粒子群，将该粒子群中的粒子依次赋值给PID控制器的参数 K p ， K i ， K d ，然后运行控制系统的Simulink模型，得到该组参数对应的性能指标，该性能指标传递到PSO中作为该粒子的适应值，最后判断是否可以退出算法。 3.2. 仿真结果分析 因为二次型性能指标的常数 ρ 的取值范围为 [ 0 ， 1 ] ，首先取 ρ = 1 。设置控制系统Simulink模型的运行时间为 [ 0 ， 50 ] 。 利用粒子群优化算法时，根据式(4)，设置PSO的参数为：惯性因子 w = 0.6 ，加速常数 c 1 = c 2 = 2 ，维数为3 (有3个待优化参数)，粒子群规模为50，最大迭代次数为100，最小适应值为负的无穷大，速度范围为 [ − 1 ， 1 ] ，3个待优化参数的范围均为 [ 0 ， 10 ] 。 在第2秒给定一阶跃为1的输入信号，运行整个系统。经过Simulink仿真，可得寻得的最优参数为 K p = 0.2512 ， K i = 0 ， K d = 5.6257 。得到的最优控制信号的波形如图3所示，响应曲线如图4所示。 图3. 利用PSO优化的控制信号的波形 图4. 利用PSO优化的响应曲线 图5为PID控制器的参数 K p ， K i ， K d 的优化曲线，图6为最优个体适应值的变化曲线。 由图3和图4可以看出，在该组参数下，控制信号峰值为1.1377，响应曲线的峰值为1.147，上升过程超调较小，为14.7%。系统经过35 s进入稳态，稳态值为1，无稳态误差，符合工程实际要求。与利用下山单纯形法的优化结果进行对比如表1所示 [ 11 ]。 图5. K p ， K i ， K d 的优化曲线 图6. 最优个体适应值的变化曲线 Table 1 Comparison of optimization results of particle swarm optimization algorithm and downhill simplex metho 参数指标 粒子群优化算法 下山单纯形法 K p 0.2512 0.2705 K i 0 0 K d 0.8865 0.8344 调节时间 35 s 43 s 控制信号峰值 1.1377 1.1049 响应曲线峰值 1.147 1.174 稳态值 1 1 响应曲线超调量 14.7% 17.4% 最小适应值J 5.6192 5.6319 表1. 利用粒子群优化算法与下山单纯形法的优化结果比较 通过比较，可以得出在采用粒子群优化算法优化得到的最优PID控制器参数下，与采用下山单纯形法相比，调节时间缩短8s，虽然控制信号峰值略大，但是响应曲线峰值降低，超调量有17.4%减小到14.7%，且最小适应值小于下山单纯形的最小适应值 [ 12 ]。所以，采用粒子群优化算法得到的是全局最优解。 为研究二次型性能指标的 ρ 值对优化结果的影响，令 ρ 值分别为0，0.2，0.4，0.6，0.8，1时的控制信号的波形比较图和响应曲线比较图分别如图7和图8所示。 图7. 不同 ρ 值下最优控制信号的波形比较图 图8. 不同 ρ 值下最优响应曲线比较图 比较在不同 ρ 值下，最优控制的结果如表2所示。 Table 2 Comparison of optimal control results under different ρ value ρ 值 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 K p 0.5484 0.3466 0.3047 0.2804 02635 0.2512 K i 0 0 0 0 0 0 K d 8.5526 1.7594 1.3287 1.1164 0.9819 0.8865 调节时间 13 s 30 s 31 s 33 s 34 s 35 s 控制信号峰值 9.101 2.106 1.6334 1.3968 1.2454 1.1377 响应曲线峰值 1.255 1.098 1.121 1.133 1.141 1.147 稳态值 0.9999 1 1 1 1 1 响应曲线超调量 25.5% 9.8% 12.1% 13.3% 14.1% 14.7% 最小适应值J 1.4219 3.7910 4.4884 4.9577 5.3202 5.6192 表2. 在不同 ρ 值下最优控制的结果比较 由表2可以看出，在二次型性能指标常数 ρ 的取值范围 [ 0 ， 1 ] 内，当 ρ = 0 时，为特殊情况，即指标忽略控制信号的影响。此时调节时间最短，控制信号峰值、响应曲线峰值和超调量均最大，且有稳态误差。当 ρ 值分别为0.2，0.4，0.6，0.8，1时，调节时间变长，控制信号峰值减小，响应曲线峰值和超调量逐渐增大，均无稳态误差。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 论文采用粒子群优化算法，在二次型性能指标下对离散PID控制器的控制参数 K p ， K i ， K d 进行了优化，并对在不同的二次型性能指标参数 ρ 值下的优化结果进行了比较。仿真结果表明，粒子群优化算法能够较好地找到离散PID控制器控制参数的最优解，且最优解随着二次型性能指标参数 ρ 值的变化而改变。可以得出，采用优化算法优化后的结果的好坏取决于所选用的性能指标，好的性能指标能帮助找到更好更适合工程应用的最优解，论文结论将进一步在实际项目中应用并验证。
system: [SYSTEM]

user: 摘要 深部地热能，是社会发展建设的能源宝藏。本系统设计的是以增强型51单片机为核心，为满足勘探深部地热能所需要的技术要素，设计了一种基于增强型51单片机的深井测温仪及其补偿控制系统。系统辅以电源模块、显示模块、无线收发模块、线卷放控制模块及端部温度传感器可以顺利实现对深井温度的测量，然后利用A/D转换模块将温度传感器采集到的温度物理量转换成可以直观可见的数字量，并可以在显示模块上精确读出。补偿电路能够有效减小压降带来的测量数值误差，且能够精准测量每一个观测点的温度值，以此来有效完成对深部地热能的准确监测和分析。系统硬件测试结果显示：本系统温度测量精确，功能丰富，具有一定应用价值。
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 全球能源消耗量随着时代的发展逐步增加，地球上能供给人类消耗的一次与二次能源也面临紧缺的困扰。深部地热能属矿产资源，应用广泛清洁高效，成为了继水力、太阳能与风力之后的又一种在能源供应地位中十分重要的可再生能源 [ 1 ] [ 2 ]。深部地热能为我国能源需求提供了强有力的保障，所以它逐渐成为了备受关注的重点。有关深部测温的研究如雨后春笋，迅速发展起来。目前市场上已有多种勘测地下深部有关参数的仪器，而且不同深度的检测方法、误差范围、使用的传感器种类也不尽相同。因此市场上有很多可以测量针对不同深度的测温仪，同时还配备了不同长度的传导线，挑选时要秉着合适的原则，导线过长或过短会影响测量精度。 经过综合分析可以得出结论，深井下不同位置的温度变化不是呈线性相关的，并且导线长度造成的电阻问题会影响温度信号的传输精度，传感器探头所接触的井壁和井中心部位的温度也会有一定的偏差。综合考虑这两个会影响最终的温度显示问题，本课题设计了一套能精确测量温度参数以及能够补偿温度参数由于外界可控因素而发生误差的补偿电路系统 [ 3 ]。本设计采用了PT100热电阻温度传感器来进行数据采集，然后利用A/D转换模块把热电阻传感器采集的温度物理量转换成数字量，然后经过补偿控制电路之后通过增强型51单片机来进行计算处理，最终的温度数据显示在液晶数码管上 [ 4 ]。除此之外还需额外考虑在夜间使用的情况，加了LED灯能在夜间环境黑暗的情况下方便读取数据。另外设计的低温与高温报警模块又能很好地保护仪器，即超过仪器允许可测温度范围，蜂鸣器会发出报警声，提醒使用者及时关闭仪器达到保护系统电路的目的。
system: [SYSTEM]

user: 2. 总体方案设计 该系统是以单片机为控制中心，设计了一个测温与补偿系统。本文的AT89C51单片机最小系统是作为连接测温、转换、显示等的重要传输中心。 信号转换模块选用PCF8951来处理温度传感器采集到的模拟量到数字量的转换。ADC0832是并行双缓冲8位的ADC转换器，PCF8591是具有I 2 C总线结构的多通道8位的逐次逼近型ADC和一个内置8位单通道DAC。相比较起来，PCF8591确实在功能上强于DAC0832，功能多、功耗低、单电源供电、最重要的是具有I 2 C总线结构、串行输入输出、节约I/O口资源，并能在一个处理系统中外接多个PCF8591，能进行更多更强的处理。 温度信号采集使用PT100热电阻传感器，它带有长线补偿，在对数据线性化处理方面性能优越，可以很好的达到测温的准确性。并且这种传感器的有效测温范围在−200℃到850℃之间，非常适合对深部地热能的测量要求。 按键控制模块由两个控制开关决定，一个控制系统总体电源供应，一个控制夜间照明。无线收发模块用蓝牙BT08-B，与单片机有很好的兼容性，传输数据方便快捷。卷线模块使用舵机，它扭矩大，控制便捷适合沉重的电缆盘收。 在我们确定要顺利实现该系统要求的功能所需要的基本模块时，要设计好每个模块之间的结构关系，以及与单片机最小系统之间的传输协议也要确定下来。在完成整个系统模块化设计之前，要先解决系统的总体结构图，这样会让我们有一个非常清晰的思路，在设计好每个模块化的同时能兼备好系统整体的结构，上下分明，井井有条。然后在后期设计中就有了一个总的出发点与落脚点。该系统模块包括电源、温度采集、信号转换、报警、按键、照明、数码管显示、无线传输、线卷放与最小单片机系统 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]。以此设计如下系统总体结构图，如图1所示。 图1. 系统总体结构图
system: [SYSTEM]

user: 3. 系统硬件设计 该检测系统硬件搭配主要是用51单片机为核心的信息处理模块、温度采集模块、转换模块、显示模块、报警模块、照明模块、电源模块、按键模块、卷线模块和无线模块。其中，温度采集是用PT100热电阻温度传感器读取到单片机数据处理中心；信息转换中心用的是单片集成、单电源、低功耗8位CMOS数据采集设备PCF8591；显示模块用的是六位数码管来显示温度数据；报警模块用常规的蜂鸣器，一旦温度超出允许的区间时就会发出警报声；按键模块只有一个总开关为单片机供电；夜间工作时需要一个LED为数码管照明。卷线模块由舵机提供动力，工作原理是控制中心接收讯号给舵机，确定要往哪个方向旋转后，再驱动无芯电动机开始转动，减速齿轮将动力传动至输出轴，监视输出旋转角度，再由控制中心检测是否到达预定位置，此时电位计输出一个电压信号到控制板，来进行反馈。无线收发用的是BT08-B蓝牙无线传输模块，作用是将实时数据快速及时的发送到使用者的设备中 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]。系统硬件电路原理图如图2所示。 图2. 系统硬件电路原理图
system: [SYSTEM]

user: 4. 系统软件设计 系统采用模块化的编程方式，先对信号转换模块进行编辑。先是PCF8591信号转换模块软件设计。 写入：第一个字节时器件地址和读写控制。第二个字节被存到控制寄存器，用于控制器件功能。第三个字节被存储到DAC数据寄存器，并使用片上D/A转换器转换成对应的模拟电压(所以不输入D/A时可以不用输入)。 读取：读取的第一个字节是包含上一次转换的结果，将上一个字节读取时，才可以开始进行这次转换的采样。读取的第二个字节才是这次转换的结果，然后读取转换结果的步骤是：发送转换命令，将上次的结果读走，然后等一段时间，再读取结果 [ 10 ]。软件设计流程图如图3所示。 对于显示模块设计，采用并行接口的连接方式，设计过程中会用到比较多的接口，而串行接口的话用到的接口就比较少。这两种连接方式会影响计算速度。并行接法比较串行接法相对来说就比较慢。其设计流程图如图4所示。 图3. 软件设计流程图 图4. 数码管显示流程图
system: [SYSTEM]

user: 5. 制作与调试 基于系统的整体方案及仿真软件的基本原理图绘制，生成3D PCB图，进而完成实物的制作。实物测试时温度结果显示如图5所示。 通过对该检测系统测试数据分析可得，该检测系统可以测量出当前的温度并且能实时显示，并且达到报警数值时，发出报警信号，即蜂鸣器鸣响，LED灯能正常发光。
system: [SYSTEM]

user: 6. 结论 深部地热能属矿产资源，应用广泛清洁高效，成为了继水力、太阳能与风力之后的又一种在能源供应地位中十分重要的可再生能源。然而，地热能在开采时深井下不同位置的温度变化不是呈线性相关的，如随着测量导线长度增加引起的电阻值变化会影响温度信号的传输精度，传感器探头所接触的井壁和井 图5. 温度结果显示 中心部位的温度也会有一定的偏差。综上所述，本文设计了一套能精确测量温度参数以及能够补偿温度参数由于外界可控因素而发生误差的补偿电路系统。系统采用了PT100热电阻温度传感器来进行数据采集，然后利用A/D转换模块把热电阻传感器采集的温度物理量转换成数字量，然后经过补偿控制电路之后通过增强型51单片机来进行计算处理，最终的温度数据显示在液晶数码管上。除此之外还需额外考虑夜间使用情况，系统增加LED灯能在夜间环境黑暗的情况下方便读取数据。另外系统具有低温与高温报警模块可很好地保护仪器，即超过仪器允许可测温度范围，蜂鸣器会发出报警声，提醒使用者及时关闭仪器达到保护系统电路的目的，具有一定的应用价值。
system: [SYSTEM]

user: 摘要 军事运输是保障部队机动和完成后勤保障任务的重要手段。在自动化判读程度不高的今天，目视判读仍然是遥感图像解译的重要手段。本文从军事运输的方式出发，通过实例研究了铁、公、水、空不同军事运输目标的特征，以及在遥感图像上目视判读的方法。通过实践，取得了良好的判读效果，为军队作战指挥提供了有效参考和保障。
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 目视判读是目前各专业影像判读中主要采用的方法。目视判读的效果主要取决于判读人员的经验和技术水平，以及判读图像的地面分辨率 [ 1 ]。目视判读是基于人的经验和主观思考的判读，因此，要不断研究判读的方法。同时，图像判读的专业性很强，不同领域的判读，需要不同领域的知识支撑。 军事运输就是组织和利用各种运输工具输送军队和军用物资，是保障部队机动和完成后勤保障任务的重要手段。军事运输按运输方式分为铁路军事运输、公路军事运输、水路军事运输和航空军事运输等。目前，对遥感图像的地形判绘研究有很多，但是针对移动目标的研究很少。而在信息作战中，通过对军事运输不同方式的目标遥感图像进行判读，有助于我们分析它在军队实施机动作战中的能力、地位与作用，从而为军队作战指挥提供有效的参考和保障。因此，本文从军事角度出发，研究军事运输目标目视判读的思维方法，以及铁、公、水、空目标的判读。
system: [SYSTEM]

user: 2. 军事运输目标判读的思维方法 目标的识别特征是图像判读的基本依据。在进行目视判读时，我们主要就是利用目标的形状、大小、色调、阴影、位置、活动、相关特征来进行识别。正确地运用目标的识别特征来识别这些图像，评估其军事价值，除了具备专业的知识和一定的实践经验以外，还必须掌握正确的指导思想，运用正确的思维方法对目标识别特征进行分析、推理和判断，揭示其本质，才能取得准确的判读结果。 (1) 全面看问题的方法 目标的各种识别特征，本来是互相联系的，它们从不同的侧面反映了目标的性质，只有全面地掌握目标识别特征，互相对照，全面分析，才能准确判明目标。 (2) 抓主要特征的方法 在研究和识别目标时，应当把目标的识别特征区分为主要和辅助两类，抓住主要的识别特征，才能比较容易地判明目标的性质。如判读铁路列车，是客车还是货车，形状是主要特征；判读列车行进方向时，则活动特征是主要特征。 (3) 具体情况具体分析的方法 同一目标，在不同地点、不同季节和时间，或处于不同的战斗模式，呈现出来的识别特征也往往不一样 [ 2 ]。因此，判读人员要不断熟悉和研究目标，反复实践，广泛搜集资料，了解和研究目标在各种情况下的识别特征，才能准确进行判读。 (4) 运用发展变化的方法 任何目标都不是一成不变的。随着科学技术的发展、武器装备的更新，必然会引起目标识别特征的改变。在判读中，要不断学习新的科学技术知识，总结新经验，掌握目标的发展和变化。
system: [SYSTEM]

user: 3. 铁路军事运输目标的遥感图像判读 铁路作为平时和战时军队实施兵力机动的重要保障，是交通目标中一个极其重要的基础设施，通过对它的判读，有助于我们分析它在军队实施机动作战中的能力、地位与作用。 铁路是由机车牵引车厢、载运旅客或货物的一种有轨陆地运输设施。从广义上说，包括铁路线路、机车与车辆、通信和信号设施、装卸车设备、车站、库房和营运管理系统等等。铁路目标的组成庞大而复杂，这里主要讨论列车和车站。 3.1. 列车 列车是由机车和各种车辆组成，是用来输送部队和进行补给的重要工具。列车在图像上呈现为一条细长的带状或线状，车辆之间都有一定的距离。典型的列车包括旅客列车和货物列车。下面，我们就来讨论一下两种典型列车的识别特征。 旅客列车通常由12~15辆客车组成。每辆客车的形状和大小都基本相同。因此反映在遥感图像上是一条规则而断续的窄带状或线状。如图1左图所示。 货物列车一般由40~60辆货车组成，它通常很少装载单一的物资。因此反映在遥感图像上，组成货物列车的各种车辆，就会呈现出长短不同、高矮不齐、颜色不一的特征。如图1右所示。 图1. 旅客列车和货物列车 3.2. 车站 车站是一个规模庞大、设备完善的铁路运输中心，在铁路运输中占有十分重要的地位。因此，战时常成为重要的侦察对象和打击对象。车站主要包括旅客站、货物站。 旅客站主要办理售票、行李包裹运送、旅客上下车等客运业务，以及各种行车工作和客车整备等作业。旅客站一般都设在靠近城市中心，或在城市外围交通便利的地区，有多股铁轨通入，并且建有站台和防雨棚，站前还建有广场和停车场等。它的站房、站前广场、站台设备和横越设备等，都具有很大的规模，结构形式也比较复杂，如图2左图所示。 货物站是办理货物承运、交付、装卸以及货物列车到发、车辆取送作业的车站。一般货物站都设置在城市和工业中心区附近。从图4的遥感图像中我们可以看出，在货物站内仓库和货物装卸设备的数量和规模都远远超过其他车站，并且都集中配置在一起，占有很大的面积，这是货物站的主要特征，如图2右图所示。
system: [SYSTEM]

user: 4. 公路军事运输目标的遥感图像判读 在交通运输中，公路设施既是各城镇、乡村和工矿企业之间联系的纽带，也是平时和战时军队实施兵力机动的重要保障设施。对于公路来说，如果按照使用任务和性质来划分，我们可以将它划分为高速公路、普通公路、专用公路和急造军路等。高速公路和普通公路的识别特征明显，因此，这里重点研究专用公路和急造军路。 图2. 旅客站和货物站 4.1. 专用公路 专用公路是从主干公路分支而出，专门通往位于偏僻地带人造建筑物的公路。专用公路的显著特点是出现“断头路”。比如图3中左图连接洞库的这几条公路，就是非常典型的专用公路。它的一端连通着主干公路，而另一端则在洞库这里出现中断。这就是我们前面提到的“断头路”。在对遥感图像进行判读时，如果能很好地利用识别出的专用公路，往往会帮助判读人员追寻到一些重要的目标。 4.2. 急造军路 在战时当公路被破坏，或运输线不足的情况下，为了保障军队的战斗行动和输送物资，有时还会临时修筑急造军路。急造军路通常是利用自然地形休整而成的。因为是临时修建，目的就是为了满足战时的行车需求，对路段休整并没有太高要求，因此路面会宽窄不等，有些地段甚至没有明显的边缘。比如图3中右图这部分边缘很模糊的地方，就是急造军路所在的位置。 图3. 专用公路和急造军路
system: [SYSTEM]

user: 5. 水路军事运输目标的遥感图像判读 水路军事运输是军队利用船舶和其他浮运工具沿水路航线(航道)运送人员和物资的运输。水路运输具有运量大、成本低、航线不易破坏等特点，是近水地区和濒海国家保障部队机动与物资供应的重要手段。水路军事运输目标既有民用船只，也有军用大型舰艇。这里重点介绍一下两栖船坞运输舰的识别。 两栖船坞运输舰最大的特点是实时、快速的力量投送能力，可在极短时间释放大量兵力和装备，通过搭载大量登陆艇和直升机，可实现“水平登陆”和“垂直登陆”的立体化兵力投送。在遥感影像上，如图4所示，其主要特点为： 一是舰船可搭载大量兵力，因此体积较大，长款比比较小，不像巡洋舰和驱逐舰那样细长，看上去反而与民用船舶类似，船楼比较高大，可设置为登陆兵力的居所。 二是舰载武器较为简单，因为不负担直接作战任务，所以武器装备以近防系统为主，数量十分有限。 三是设有直升机甲板，但是由于搭载直升机数量远小于两栖攻击舰，但又比巡洋舰和驱逐舰要多，所以不需要全通式飞行甲板，一般在舰尾布置有较为宽大的飞行甲板。 四是在甲板上一般都设有一到两座用于吊放两栖登陆载具的吊机，阴影特征比较明显。 图4. 两栖船坞运输舰
system: [SYSTEM]

user: 6. 航空军事运输目标的遥感图像判读 航空军事运输是指军队利用运输机、直升机等航空运输工具，运送人员和物资的运输。航空运输是部队快速机动、运送和补给物资装备、运送伤病员等的重要手段。航空军事运输的目标识别有运输工具、机场起降设施等。由于篇幅限制，这里就只讨论运输工具的遥感图像判读。 军用运输机是用于运送军事人员、武器装备和其他军用物资的飞机。具有较大的载重量和续航能力，能实施空运、空降、空投，保障地面部队从空中实施快速机动。军用运输机按运输能力分为战略运输机和战术运输机。 常规大型军用运输机总体布局一般采用上单翼，翼吊涡扇发动机，椭圆形宽机身，上翘的后机身，前后货舱大门，单垂尾和高平尾(也就是我们通常所说的T形尾翼)。世界上典型的军用运输机有美军的C-5、C-17、C-130，俄军的伊尔-76、安-124和安-12运输机，日军的C-1运输机。这些军用运输机和民用客机之间，最主要的区别就是军用运输机都为上单翼，而民用客机为下单翼。图5中两架上单翼的飞机为军用运输机，体型较大的C-5，C-5下面的上单翼飞机为C-17运输机，边上下单翼的则是由波音707改装的KC-135加油机。 飞机的涂装也是判读飞机目标的重要依据之一。美军的军用运输机涂装通常为灰色，俄军的运输机涂装为银白色，日军的C-1运输机则涂成了迷彩色。 图5. 军用运输机
system: [SYSTEM]

user: 7. 结束语 本文通过对铁公水空军事运输目标的特征进行分析，结合实例，研究了这些目标在遥感图像上的识别特征和判读方法，有助于判读人员快速准确判读军事运输目标，为军队作战指挥提供有效参考和保障。同时，在自动判读还不成熟的阶段，也为自动判读军事目标知识库的建立奠定了理论基础。
system: [SYSTEM]

user: 摘要 借助差分不等式，研究一类具Beddington-DeAngelis功能反应和反馈控制的离散非自治竞争系统的持久性，得到了一组新的持久性条件，从而改进了已有的工作。数值模拟验证了结果的可靠性。
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 对有界的非负序列 { h ( n ) } ，定义： h L = inf n ∈ N { h ( n ) } ，     h U = sup n ∈ N { h ( n ) } . 近年来，学者们较多地关注生态系统中种群间重要关系–竞争 [ 1 ] - [ 8 ]，得到了丰富的研究成果。张杰华 [ 1 ] 研讨了下列具Beddington-DeAngelis功能反应和反馈控制的竞争系统： { x 1 ( n + 1 ) = x 1 ( n ) exp { r 1 ( n ) − a 1 ( n ) x 1 ( n ) − b 1 ( n ) x 2 ( n ) α 1 ( n ) + β 1 ( n ) x 1 ( n ) + γ 1 ( n ) x 2 ( n ) − c 1 ( n ) u 1 ( n ) } ， x 2 ( n + 1 ) = x 2 ( n ) exp { r 2 ( n ) − a 2 ( n ) x 2 ( n ) − b 2 ( n ) x 1 ( n ) α 2 ( n ) + β 2 ( n ) x 1 ( n ) + γ 2 ( n ) x 2 ( n ) − c 2 ( n ) u 2 ( n ) } ， Δ u 1 ( n ) = − e 1 ( n ) u 1 ( n ) + d 1 ( n ) x 1 ( n ) ， Δ u 2 ( n ) = − e 2 ( n ) u 2 ( n ) + d 2 ( n ) x 2 ( n ) ， (1) 其中 x i ( n ) 和 u i ( n ) 为第n代种群i的密度及其对应的反馈控制；非负序列 r i ( n ) ， a i ( n ) ， b i ( n ) ， c i ( n ) ， d i ( n ) ， e i ( n ) ， α i ( n ) ， β i ( n ) ， γ i ( n ) 的上下界为正且 0 < e i L ≤ e i ( n ) ≤ e i M < 1   ( i = 1 ， 2 ) 。在无反馈控制变量影响的情况下，陈凤德等学者在文 [ 2 ] [ 3 ] 中最早提出了系统(1)所对应的连续系统，并探讨了该系统在有和无毒素影响的下的绝灭性、持久性、稳定性及概周期解的存在性等问题。考虑到离散系统对种群世代不重叠或数量很少时的更精准描述，张杰华在文 [ 2 ] [ 3 ] 的基础上探讨了系统(1)在无反馈控制变量影响下的绝灭性和稳定性问题。之后，张杰华 [ 1 ] 进一步考虑了反馈控制对系统的影响，在假定系统(1)满足初始条件： x i ( 0 ) > 0 ，     u i ( 0 ) > 0 ， (2) 及各系数均为概周期函数的条件下，运用差分不等式、Lyapunov函数法和概周期的相关理论，得到了系统(1)的唯一全局吸引的正概周期解和下列的持久性论述： 定理A定义 M i = exp ( r i U − 1 ) a i L ， W i = M i d i U e i L ，若 (H 0 ) r i L α i L > ( b i U − r i L γ i L ) M j + c i U W i ( α i L + γ i L M j ) ，     ( i ， j = 1 ， 2 且 i ≠ j ) ， 成立，则存在正常数 m i ，   w i 和 M i ，   W i   ( i = 1 ， 2 ) ，使得对系统(1)的任意正解 ( x 1 ( n ) ， x 2 ( n ) ， u 1 ( n ) ， u 2 ( n ) ) T 均满足： m i ≤ lim n → + ∞ inf x i ( n ) ≤ lim sup n → + ∞ x i ( n ) ≤ M i ，   w i ≤ lim n → + ∞ inf u i ( n ) ≤ lim sup n → + ∞ u i ( n ) ≤ W i ， i = 1 ， 2. 由(H 0 )易知，反馈控制变量会影响该系统的持久性，但近期的研究结果表明，持久性与反馈控制无关 [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]。于是，我们迫切需要知道：反馈控制对系统(1)的持久性是否也不起任何作用呢？借助文 [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] 的研究方法，我们有： 定理B若(H) r i L α i L > ( b i U − r i L γ i L ) M j ，   ( i ， j = 1 ， 2 且 i ≠ j ) 成立，则系统(1)永久持续生存。 注1：注意到(H 0 )比(H)强，且(H)与反馈控制无关，说明反馈控制不会对系统(1)的持久性产生影响，故定理B极大地改进了张杰华 [ 1 ] 的结论。
system: [SYSTEM]

user: 3. 数值模拟 例1 考虑系统 { x 1 ( n + 1 ) = x 1 ( n ) exp { 1.8 + 0.2 cos ( 3 n ) − x 1 ( n ) − ( 0.06 + 0.04 cos ( 11 n ) ) x 2 ( n ) 0.6 + 2 x 1 ( n ) + x 2 ( n ) − 2 u 1 ( n ) } ， x 2 ( n + 1 ) = x 2 ( n ) exp { 2.9 + 0.1 sin ( 13 n ) − x 2 ( n ) − ( 0.07 + 0.03 cos ( 5 n ) ) x 1 ( n ) 0.8 + 2 x 1 ( n ) + x 2 ( n ) − 3 u 2 ( n ) } ， Δ u 1 ( n ) = − ( 0.45 + 0.3 cos ( 5 n ) ) u 1 ( n ) + ( 0.5 + 0.3 sin ( 7 n ) ) x 1 ( n ) ， Δ u 2 ( n ) = − ( 0.5 + 0.1 sin ( 7 n ) ) u 2 ( n ) + ( 0.05 + 0.02 cos ( 3 n ) ) x 2 ( n ) ， (12) 借助引理4和文 [ 1 ] 的定理2.1，我们可得 M 1 = exp ( r 1 U − 1 ) a 1 L ≈ 2 .7183，   M 2 = exp ( r 2 U − 1 ) a 2 L ≈ 7 .3891，   W 1 = M 1 d 1 U e 1 L ≈ 3 .6244 . 故 r 1 L α 1 L − ( b 1 U − r 1 L γ 1 L ) M 2 ≈ 12.0436 > 0 ， r 2 L α 2 L − ( b 2 U − r 2 L γ 2 L ) M 1 ≈ 9.5794 > 0 即(H)成立。根据定理B，系统(12)永久持续生存，数值模拟图也支持这一论断(图1)。然而， r 1 L α 1 L − ( b 1 U − r 1 L γ 1 L ) M 2 − c 1 U W 1 ( α 1 L + γ 1 L M 2 ) ≈ − 45.8671 < 0 ， 即(H 0 )不成立，故我们无法借助定理A得到持久性的结论，因此我们的结论确确实实地改进了文献 [ 1 ]。 图1. 系统(12)在初始条件为 ( 0 .3，0 .4，0 .7，0 .5 ) T ， ( 1 .6，2 .1，1 .45，0 .2 ) T 和 ( 2 .4，3 .5，2 .21，1 .3 ) T 下的数值模拟图
system: [SYSTEM]

user: 4. 小结 借助差分不等式，我们探讨了具Beddington-DeAngelis功能反应和反馈控制的离散非自治竞争系统，得到了一组比文 [ 1 ] 更弱的持久性条件，还明确了反馈控制变量不影响该系统的持久性的事实。数值模拟图展现了我们结论的正确性。
system: [SYSTEM]

user: 摘要 双曲抛物面是微分几何中一常见研究对象，本文用活动标架理论得到一些双曲抛物面的活动标架基本量，进而去研究双曲抛物面。
system: [SYSTEM]

user: 摘要 判断采动过程中底板岩层破坏深度是矿井防治水害的一个关键问题，为防治水措施提供依据。本文以淮南某矿区13121 上 工作面底板为研究对象，利用光纤和电法两套监测系统对开采过程中煤层底板进行实时监测，对得到的岩层的变形及破坏特征数据进行处理分析，判断煤层底板岩层破坏深度。结果表明：该工作面底板岩层最破坏深度为17 m，与现场实际结果基本吻合。
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 近年来，随着矿区的开采深度的延深和开采范围的扩大，矿井突水灾害一直威胁着煤矿的安全生产。当煤层工作面开始回采时，煤层底板岩层会在一定深度范围内产生破坏，其电性特征发生变化，底板隔水层厚度降低，一旦隔水层厚度无法承受底板承压水的压力，将会造成经济、人员等重大损失。因此，掌握煤层开采底板破坏特征，确定煤层底板破坏深度，为矿井水害防治措施制定提供依据以及指导煤矿安全生产具有重要的意义。张文泉和张红日等 [ 1 ] 采用钻孔注水系统进行了底板岩层采动破坏过程的连续探测研究；刘传武等 [ 2 ] 采用声波检测技术观测煤层底板覆岩的破坏深度及演化规律；段宏飞等 [ 3 ] 采用现场应变实测法对采动过程中底板破坏特征进行监测确定破坏深度；付茂如等 [ 4 ] 采用孔巷联合电法测试技术对煤层开采破坏规律进行测试分析。但受方法本身所限，这些方法在施工难度及探测精度等方面仍存在一定程度的不足。 本文以淮南某矿区13121 上 工作面煤层开采底板为研究对象，在工作面底板布置钻孔，利用分布式光纤和并行电法两种监测手段，对煤层开采过程中得到的底板变形与破坏特征数据进行分析研究，判断煤层底板破坏深度，为煤矿安全开采提供科学依据。
system: [SYSTEM]

user: 2. 现场综合物探探测基本原理 2.1. 并行电法探测原理 电法监测常用的方法是电流法以及电阻率法，此种方法是以岩石之间导电性不同、介电常数存在差异为基础，在地面人工的给电极供电，让电极在范围内激发电场并在每个电极控制的范围内形成电位，通过测得的电极之间的电位差，根据得到的电流值大小或者计算得到的电阻率值结果，达到对目标体勘探并且定性定量分析的目的 [ 5 ] [ 6 ]。数据采集采用并行电法仪，该仪器最大优势在于任一电极供电，在其余所有电极同时进行电位测量，可清楚地反映探测区域的自然电位、一次供电场电位的变化情况，采集数据效率比传统的高密度电法仪又有大大提高。 2.2. 分布式光纤探测原理 光纤感测技术是上世纪八十年代伴随着光导纤维及光纤通信技术的发展而迅速发展起来的一种以光为载体，光纤为媒介，感知和传输外界信号(被测量)的新型感测技术，分布式光纤感测技术是最具前途的技术之一。分布式光纤监测技术可以弥补常用的检测和监测技术的不足，可以获得被测量在空间和时间上的连续分布信息。本文采用的是布里渊散射光时域反射测量技术(简称BOTDR)。 BOTDR是一种基于布里渊散射的分布式光纤应变监测技术。应用该技术可以测量光纤沿线的应变分布，如果将光纤埋设在结构物内部或者粘贴在结构物的表面，就可以得到结构物相应位置的应变分布信息。布里渊散射同时受应变和温度的影响，当光纤沿线的温度发生变化或者存在轴向应变时，光纤中的背向布里渊散射光的频率将发生漂移，频率的漂移量与光纤应变和温度的变化呈良好的线性关系，因此通过测量光纤中的背向布里渊散射光的频率漂移量就可以得到光纤沿线温度和应变的分布信息 [ 7 ] [ 8 ]。
system: [SYSTEM]

user: 3. 地质概况及现场布置 13121 上 工作面为南-1煤采区首采工作面，新生界松散层厚度451.1~466.3 m，根据此次工作面覆岩破坏特征探查任务和施工条件，在13121 上 工作面回风顺槽布设底板岩层破坏钻孔监测系统(包括光纤、电法两种方法)，施工1个底板钻孔。井下监测断面位于13121 上 工作面回风顺槽退尺220 m位置处，于巷道内帮布置钻孔，如图1所示。 图1. 监测钻孔剖面图 由于受施工工艺和现场地质条件限制，钻孔孔深70 m，实际孔深55.3 m，实际控制平距47.89 m，控制垂高27.65 m。钻孔施工的技术参数见表1。钻孔设计相应监测断面位置形成有效的点、线、面三位一体的监测与探测空间。 Table 1 Technical parameters of drillin 钻孔3 方位 俯角 孔长 控制垂高 控制平距 设计参数 与回风顺槽夹角15˚，朝向工作面内 30˚ 70 m 35 m 60.62 m 实际参数 55.3 m 27.65 m 47.89 m 表1. 钻孔技术参数表
system: [SYSTEM]

user: 4. 数据结果与分析 4.1. 光纤监测结果分析 井下分布式光纤数据采集时间，自2019年8月4日至2019年9月5日止，共采集钻孔数据28天28组数据，如图2所示。挑选其中比较典型的十组数据进行分析，如图3所示。在煤层开采过程中，岩层发生形变和位移致使光缆和电缆受到拉伸或压缩。当其形变位移量较大时形成断点，根据对监测断面位置钻孔不同深度的光纤应变测试结果分析，获得监测周期内的观测结果，以此对底板破坏情况进行判断和分析。 图2. 底板钻孔线应变分布图 图3. 底板光纤应变分布图 图3为底板钻孔的分布式光纤应变曲线，对其变化规律进行分析：8月6日到8月16日，孔内光纤传感器基本不受采动影响，变化幅度很小；8月17日开始，监测期间孔内部分地区出现变化，具体表现为孔内垂深7.5 m附近出现较小拉、压应变变化，孔内垂深15~20 m监测段出现较小拉应变变化；8月17日~8月27日，孔内持续变化，以孔内垂深15~20 m监测段内变化最为明显，其变化具体表现为拉应变持续缓慢增大；8月27日，孔内垂深15~20 m监测段拉应变继续缓慢增大，孔内垂深0~12 m监测段出现较大压应变变化；8月27日~9月1日，孔内垂深0~12 m监测段不再变化，孔内垂深15~20 m监测段拉应变继续缓慢增大；9月4日，孔内垂深15~20 m监测段拉应变增大明显，拉应变极大值达到3750微应变，同时，孔内垂深15~20 m监测段出现压应变增大；9月5日，孔内垂深15~20 m监测段拉应变继续增大，拉应变极大值达到5016微应变，孔内垂深20~26 m监测段继续出现微小波动。 4.2. 钻孔电法监测结果分析 井下电法数据采集时间，自2019年8月4日至2019年9月5日止，共采集钻孔数据28天28组数据。根据探测剖面的电性参数分布特征对煤层底板岩层变形与破坏规律进行分析，其基础是岩层受到采动影响后，岩层结构发生相应的变化，这会引起岩层电性参数发生变化，不同日期的电性参数测试结果对比可以看出其相对变化的过程。如图4所示 图4. 底板电阻率变化图 图4为底板钻孔的电阻率比值变化图，对其变化规律进行分析。8月21日之前，孔内电阻率值稳定，基本不受采动影响，变化幅度较小；8月22日，工作面距离钻孔70.8 m，在底板孔内垂深18~21 m监测段电流值阻率有增大，表明底板开始受到拉裂作用影响，开始出现微裂隙。8月23、24日，工作面距离钻孔67 m，孔内底部区域电阻率值增大区域进一步扩大为孔内垂深18~22 m，微裂隙发育。8月27日，工作面距离钻孔49.4 m，孔内裂隙向上部扩张，孔内垂深14~22 m以及孔底电阻率值增加明显，表明这些区域受到采动影响较大，岩层拉裂效果明显；8月28日监测结果与27日监测结果相差不大。8月29日，工作面距离钻孔44.6 m，孔内垂深18~22 m裂隙进一步发育，且18 m以浅地层电阻率值进一步增高；9月1日，工作面距离钻孔25 m，此时钻孔综合表现为电阻率值升高，岩层整体为受拉效果，底板垂深18~22 m电阻率值增高明显，岩层裂隙发育显著。之后变化微小。 4.3. 探测综合分析 综合电法探测结果和分布式光纤结果分析，判断底板破坏深度范围在18~20 m，认为底板岩层变形破坏的最大深度为20 m，考虑底板孔约有3 m厚的煤层，因此底板岩层的最大破坏深度为约17 m深，此处对应的岩层为泥岩和C31灰岩的分界面；扰动影响最大深度底板岩层下方约23 m深位置，层位为粉砂岩层。
system: [SYSTEM]

user: 5. 结论 (1) 综合电法探测结果和分布式光纤结果分析，判断13121 上 工作面底板最大破坏深度约为17 m，与现场实际情况基本吻合，验证了电法探测与光纤监测技术综合应用于探测底板破坏深度的可靠性，为预防底板水害提供技术支持。 (2) 考虑到13121 上 工作面煤层底板与距离底板20~24 m处的灰岩和粉砂岩较近，工作面的回采应对底板水进行疏水降压或对底板注浆加固。
system: [SYSTEM]

user: 摘要 针对山西朔州后安煤炭有限公司90305轨道顺槽探放水的实际情况，采用了瞬变电磁法进行了物探，并阐述了瞬变电磁法的工作原理和使用注意事项，在山西朔州后安煤炭有限公司90305轨道顺槽进行了应用，收到了良好应用效果，节约了成本，保证了掘进工作面安全、高效地生产，具有很广泛的应用价值。
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 煤炭在中国能源组成中占主要部分，我国大部分矿井是井工矿，保证煤炭不断供应的核心是矿井安全高效的生产，这其中原煤的高效开采是关键 [ 1 ]。矿井水灾日渐成为困扰矿井安全生产的主要灾害之一 [ 2 ]。《煤矿安全规程》规定，当地面不能识别水文地质条件时，应在开采前进行物探、钻探或地球化学勘探等方法，以检查采煤工作面及其周围的水文地质条件 [ 3 ]。目前探测地下矿井水害广泛使用的方法是通过物探法。该方法对矿井生产影响非常小、成本很低、具有容易操作、安全性高的优势，日渐成为矿山行业普遍采用的方法，甚至成为大部分矿井采煤工作面开始投产前的必要流程 [ 4 ]。目前矿井下可供使用的物探方法有很多，常用的有直流电法、瞬变电磁法、音频穿透法、无线电波透视法、浅层地震勘探、电磁频率测深法、槽波地震勘探、地质雷达法和farrell法等方法 [ 5 ]，矿井依据自身实际情况而定。尽管物探方法在使用过程中受到许多因素的影响和限制，导致测试结果常常具有部分局限性 [ 6 ]。不可否认物探方法的优势在于能够提高勘探项目布局的针对性，能够加快勘探速度，达到勘探工作效率快速提高的目的 [ 7 ]。但是通常通过物探和间接水勘探获得结果常常不能够当作采掘工程施工的可靠依据，实践工程实践过程中需要执行“物探先行、钻探验证”的标准勘探程序从而达到提高勘探技术水平的目的 [ 8 ]。在煤矿采掘工作面利用瞬变电磁法进行物探是探放水工作经常用到的一种方法。其目的是为探放水工作提供一个技术支撑和科学依据，然后在用钻探进行验证，这样巡回渐进地做好探放水工作以确保采掘工作面安全、高效地生产。山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司在掘进90105胶运顺槽探放水施工时采用了瞬变电磁法进行了物探为探放水的钻探施工工作提供了具有针对性的技术指导，收到了非常好的应用效果。
system: [SYSTEM]

user: 2. 矿井及工作面概况 2.1. 矿井概况 山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司行政隶属于平鲁区陶村乡管辖。井田目前开采的是4 # 煤层、9 # 煤层，面积4.8336平方公里，现核定生产能力500万吨/年。井田开拓方式为斜立井混合开拓方式，有主斜井、副斜井、行人斜井和回风立井四个井筒。目前矿井通风方法采用的是机械抽出式，通风方式中央分列式，主风机是两台FBCDZ-10-No30对旋式轴流风机，一台工作，一台备用，配备电机型号为YBF630S1-10，功率280 KW × 2。矿井掘进工作面利用压入式通风，采煤工作面采用全负压通风。矿井通风系统运行正常，矿井风量和各用风地点风量满足矿井生产需要。煤尘具有爆炸危险性，煤层自燃倾向性等级均为II级，属于自燃煤层。2019年瓦斯等级鉴定结果显示，该矿井相对瓦斯涌出量为0.43 m 3 /t，绝对瓦斯涌出量为2.95 m 3 /min，属于低瓦斯矿井。矿井采掘机械化程度100%。目前9 # 煤层布置5个掘进工作面，1个综采工作面，4 # 煤层布置1个综采工作面、1个掘进工作面。采煤法采用综合机械化放顶煤回采工艺，走向长壁式采煤法，全部垮落法控制顶板。 2.2. 工作面概况 90305轨道顺槽位于井田北部，北部为矿界保安煤柱、南部为903采区轨道巷，东部为90304胶运顺槽，西部为90305工作面实体煤。对应上覆4 # 煤层为8501、8502采空区，90305轨道顺槽煤层与4 # 煤层层间距平均45.15 m。90305轨道顺槽设计长度为452.2 m (回风联巷长度为36.5 m)煤层厚度平均为12.0 m，煤层倾角为1˚~5˚，平均3˚，煤层底板标高为1129~1135 m。
system: [SYSTEM]

user: 3. 瞬变电磁法的工作原理 3.1. 工作原理 瞬变电磁法也称为时域电磁法，简称TEM。这种方法的原理是通过使用接地的线源或不接地的返回线将脉冲电磁场传输到地面。在脉冲电磁场间隔期间，使用不接地的线圈或接地电极观察次级涡流场的变化，如图1所示。实际工作方法是：在矿井的地面或地下位置设置一个发射线圈。线圈可以通过一定的波形电流，在发射线圈周围的空间会产生磁场，在地下导电岩体内会产生相应的感应电流。断电后，由于热量损失，感应电流开始随时间衰减。这个衰变过程通常经历三个阶段：早期、中期和晚期。初始形成的电磁场类似于频域的高频部分，具有快速的衰减率和小的趋肤深度；频域的低频部分类似于后期，具有缓慢的衰减速率和相对较大的趋肤深度。通过记录停电后各时间点二次场衰减的变化规律，可以得到不同深度的地电特征。面积为S的矩形发射回线被铺设在电导率为 σ 、磁导率为 μ 0 的均匀各向同性的大地表面，回线中被提供阶跃脉冲电流 I ( t ) ，其中 [ 9 ]： I ( t ) = { I                 t < 0 0                 t ≥ 0 (式1) 图1. 瞬变电磁法工作原理示意图 通常在电流断开之前，返回电流周围的地面和空间会形成稳定的磁场。在t = 0时，电流突然切断，电流产生的磁场也立即消失。通过空气和地下导电介质把一次磁场在这一过程中发生的剧烈变化，它被传输到回路周围的地面，同时，在发射电流断开之前，感应电流在地面被激励以维持回路周围的磁场，从而确保空间中的磁场不会立即消失。这个过程直到介质的热损失消耗了磁场的所有能量为止。因为电磁场在导电介质中传播的速度比在空气中传播的速度慢，所以当电流被切断时，磁场的急剧变化首先传播到发射线周围的地面上的点，因此感应电流第一次通常被限制在表面上。地表不同地点分布的感应电流并不均匀，一次磁场地表处感应电流最强位置往往位于靠发射回线比较近的位置。地下产生的感应电流随时间慢慢向外向下发生扩散，在这个过程中，电流的强度也逐渐减弱，趋于均匀分布。研究结果表明，地下涡流在某一时刻在地表产生的磁场可以近似为类似水平圆形线电流的磁场形状。当传输电流被切断时，回路导线的电流接近传输回流线，这产生与传输回流线相同的形状。此时，电流回路随着时间向外和向下扩展，并趋向于成为循环电流回路。等效电流回路图像更类似于从发射回路“吹出”的一系列“烟圈”。涡流引起的向上、向下和向外扩散的现象通常被称为“烟圈效应”，如图2所示。 图2. 瞬变电磁场的烟圈效应图 “烟圈”的半径r、深度d的表达式 [ 10 ]： r = 8 c 2 ⋅ t / ( σ μ 0 + a 2 ) (式2) d = 4 t / π σ μ 0 (式3) 式中：a代表发射线圈的半径， c 2 为衰减系数 c 2 = 8 π − 2 ， σ 为电导率， μ 0 为磁导率，t为衰变时间。通常发射线圈半径相对于“烟圈”半径较小情况下，可得 tan θ = d r ≈ 1.07 ，     θ = 47 ˚ ，故“烟圈”将沿4˚倾斜 锥面的方向发生扩散，其向下传播的速度为： v = ∂ d ∂ t = 2 π σ μ 0 t (式4) 根据“烟圈效应”这一角度分析，地表附近的感应电流产生早期瞬变电磁场，可以反映浅层的电分布；通过掌握晚期瞬变电磁场随时间的变化趋势，能够探测得出大地电性在垂直方向上产生的变化。 地面瞬变电法和矿井采用的瞬变电磁法具有相同的基本原理，测量数据的两种设备、仪器和时间窗是相同的。矿井中使用的瞬变电磁法经常受到勘探范围的限制，这限制了布置的测量线圈的范围，导致勘探深度有限。通常的探测深度约为130 m。地面使用的瞬变电磁法是半空间瞬变响应法，即地表下半空间地层产生的瞬变响应；与产生全空间瞬变响应的矿井瞬变电磁法相比，通常由环面上、下(或两者都有)地层产生瞬变响应，用这种方法很难确定异常体的位置。在解释工程实践数据时，还需要基于实际地质和水文地质条件的综合分析。发送反馈。 3.2. 矿井瞬变电磁法的特点 (1) 利用小线圈测量使得布置的点距密集(通常为2~10 m)，这种方式能够使勘探横向分辨率提高，使体积效应的影响降低； (2) 考虑到地表环境与地下测量环境有很大的不同，在测量过程中不能使用地表测量中使用的大线圈(边长大于50 m)装置，通常使用多匝小线框边长为2 m的，它的优势在于测量使用的设备易携带，数据采集过程的工作量较少，因此工作效率高，成本低； (3) 在实际工程中，地面瞬变电磁法勘探通常只能通过在地面上水平放置线圈来测量。井下瞬变电磁法能够在巷道底板布置线圈进行测量，使得巷道底板探测深度内存在的含水异常体垂直方向和水平方向发育规律能够被探测到；通过在巷道内布置直立的线圈，采用巷道掘进前方和线圈面平行的布置方式，可以采用巷道侧面平行于盘面的方式进行超前探测，从而探测出探测区域包括探测面顶部和底部含水低阻异常的发展规律； (4) 因为在井下环境中测量装置和异常体之间的距离更近，测量信号的信噪比得到较大的提高，地面测量的信号强度远远小于井下同样有效面积的相同装置测量信号的强度，地面测量信号大约为井下测量信号强度的1/10-1/100。通常由于地面测量信号随时间衰减，干扰信号很容易覆盖表面测量信号，使得无法识别有用的异常信号(通常小于15毫秒)；当井下几乎不受干扰信号影响时，干扰信号相位和有用信号近似等于零(超过30毫秒的时间周期)； (5) 矿井瞬变电磁法受井下的勘探作业环境的限制，往往测量线圈大小受巷道范围限制，使得能够探测的深度远远小于地面的探测深度，通常井下深度约为130 m左右。
system: [SYSTEM]

user: 4. 应用案例 山西朔州平鲁区后安煤炭有限公司工程技术人员在90305轨道顺槽运用瞬变电磁法用于物探。瞬变电磁探测场的施工布置如图3所示。 图3. 瞬变电磁探测现场施工布置示意图 本次探测地点位于90305轨道顺槽53 m处，探测条件如下： (1) 巷道沿9 # 煤层底板布置，煤层赋存稳定，巷道底板为泥岩，顶板为煤； (2) 巷道支护形式为锚、网(8 # 菱形金属网)、索联合支护。顶板未出现淋水现象，掘进断面为5 × 3.2 m。
system: [SYSTEM]

user: 5. 数据处理与结果解释 5.1. 数据处理 本次探测采用福州华虹智能技术开发有限公司开发的YCS256矿用瞬变电磁仪，瞬变电磁法观测获得的数据为各测量点和时间窗(轨迹)的瞬变感应电压，需要把资料信息转换成视深度以及视电阻率等参数来进行资料处理工作。处理过程如下： (1) 滤波：资料处理工作开展前期需要将记录到的数据进行滤波处理，达到消除噪声的目的； (2) 时间–深度转换：由于野外观测时采集的瞬变电磁仪是二次场电随时间的变化，为了便于数据处理，采集的数据转换为电阻率随深度的变化，目前数据处理主要通过视纵向电导解释和一维分层反演解释相结合的方式进行； (3) 根据资料绘制出电阻率曲线； (4) 根据资料绘制出等视电阻率断面图。 5.2. 结果解释 图4表示的是90305轨道顺槽53 m处沿层向上倾斜40˚的顶板和向下倾斜30˚的底板的TEM检测视电阻率的横截面图。横截面颜色从蓝色到绿色到黄色到红色的逐渐变化代表视电阻率从低到高到高的逐渐变化。在探测范围内顶板斜向上40˚方向100 m范围内，迎头正前方，角度范围70˚~90˚，深度30~60 m与同一深度相比，存在一个相对高阻异常区，另一个没有明显的低阻异常区，因此判断探测区富水性相对较弱；在探测范围内，它位于顺层方向100 m以内的左侧。 角度范围20˚~30˚，深度30~60 m同一深度上有一个相对高阻异常区，因此判断检测区内相对富水较弱；在底板倾斜30˚方向30 m范围内，同一深度没有明显的低阻异常区和高阻异常区，该探测范围内的富水性较弱。 图4. 等视电阻率断面图
system: [SYSTEM]

user: 6. 结语 (1) 在探测范围内顶板斜向上40˚方向100 m范围内，迎头正前方，角度范围70˚~90˚，深度30~60 m与同深度相比，有一个相对高阻异常区，另一个没有明显的低阻异常区。推测相对丰富的水在该检测范围内较弱； (2) 左侧在地层方向100米以内，角度范围20˚~30˚，深度30~60米。与深度相比，存在一个相对高阻异常区，另一个没有明显的低阻异常区； (3) 从30 m到底板倾斜向下100米范围内，同一深度没有明显的低阻异常区和高阻异常区。推测该探测范围内的富水性较弱。
system: [SYSTEM]

user: 摘要 采用三维地震探测、围岩松动圈测试、钻孔窥视等，综合分析11518工作面岩层工程地质条件，主要包括巷道顶板、两帮、底板岩层岩性，岩层厚度及变化，岩层倾角及其变化情况；巷道周围断层、褶曲、陷落柱及破碎带等地质构造分布情况；围岩内节理、裂隙、层理分布情况等。
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 目前，锚杆支护是国内煤矿煤层巷道的主要支护方式，锚杆支护巷道围岩破坏失稳一般没有明显的预兆，不易被人察觉，破坏具有突发性。因此，在锚杆支护设计前应进行现场调查与围岩地质构造分析，及时掌握巷道围岩稳定性，以及锚杆支护支护效果，保证巷道安全具有重要意义。国内外学者在围岩结构探测方面进行了大量实践与研究，陈庆发 [ 1 ] 针对传统巷道围岩松动圈声波测试方法在倾斜薄层状岩体中的局限性，提出改进意见。梁文学 [ 2 ] 应用非金属超声检测技术对孤岛工作面沿空开采巷道进行松动圈厚度测试，采集了详实的数据，总结出了松动圈厚度的变化规律，为优化支护参数提供了依据。侯多茂 [ 3 ] 介绍了围岩松动圈测试技术原理和测试仪器。列举在双柳煤矿回采巷道的应用情况，包括测点布置、测试结果分析等，最后给出双柳煤矿回采巷道围岩松动圈的范围，为巷道支护设计提供依据。沈杰 [ 4 ] 应用非金属超声检测技术对孤岛工作面沿空开采巷道，对前期开挖巷道进行了松动圈测试，采集到了详实的数据，并以此总结出了松动圈的变化规律。李玉文 [ 5 ] 阐述了巷道围岩类型是影响巷道支护参数选择的主要因素，松动圈测试是评价围岩类型的可靠依据，介绍了松动圈的测定和巷道支护参数的选择原则。石建军 [ 6 ] 基于显德汪矿跨上山开采项目，介绍了松动圈的测试原理、测试方法，测试过程等。得出了破碎巷道合理的松动圈范围，为确定合理锚杆支护参数提供了依据。吕兆海 [ 7 ] 在综合分析区域地质(震)特征、开采技术条件的基础上，进行了现场工程地质动力失稳调查，并利用松动圈测试技术进行了围岩损伤与变形的监测。何虎军 [ 8 ] 采用BA-II型松动圈测试仪对石圪节煤矿2123含断层孤岛煤柱工作面运输巷和回风巷煤体围岩进行了松动圈测试。杨艳国 [ 9 ] 依据围岩松动圈形成机理合理布置测试地点，采用单孔声波法对该矿围岩松动圈范围进行现场测试并进行锚杆支护参数设计。赵庆冲 [ 10 ] 采用地质雷达测试巷道围岩松动圈的厚度，以判断支护方案的可行性。
system: [SYSTEM]

user: 2. 工程地质条件 11518工作面开采8煤，煤层厚度1.2~5.5 m，平均3.0 m；煤层倾角11~17˚，平均14˚，煤层结构简单。工作面走向长1786~1802 m，倾斜长269.5 m。位于一水平东一采区，地面标高+18.7~+23.0 m，工作面底板标高−604~−672 m。煤尘爆炸性强，煤很易自燃，地温28.8℃~38.5℃。工作面老顶为3.3~9.8 m坚硬的石英砂岩，直接顶为0~1.6 m的泥岩，伪顶为0~1.3 m的泥岩和煤线，直接底为1.1~1.4m的泥岩，老底为1.2~3.5 m的粉砂岩。 根据三维地震勘探资料及11416、11316、21116、11418、13318工作面、11416顶抽巷等实见地质资料综合分析，11518工作面8煤层整体呈向南倾斜的单斜构造，地层产状180˚~200˚∠11˚~17˚。影响工作面采掘的断层为21条。工作面中部发育有1 # 异常区，异常区内断层密集发育，受断层影响，煤层存在拉伸、变薄、增厚等现象，顶底板起伏大，走向长221 m，倾向长整个工作面。无岩溶陷落柱发育、无岩浆岩侵入，如图1所示。 8煤局部发育不稳定，有增厚、变薄、分叉、合并等现象，运输顺槽实体段掘进过程中加强地质前探，坚持边探边掘，每轮前探孔超前工作面不小于10 m。回采前应采用无线电波坑透或其它物探方法，查明工作面内的构造发育及煤层赋存情况。 8煤层老顶为砂岩，局部含砂岩裂隙水，与其它含水层无直接水力联系，属静储量消耗型。上阶段的11418、13318工作面掘进期间局部均有不同程度的滴淋水现象，其中13318工作面在回采期间曾发生过老塘顶板砂岩裂隙出水现象，最大涌水量为21 m 3 /h。水源均为8煤层顶板砂岩裂隙水，运输顺槽掘进时局部有滴(淋)水现象。 图1. 11518运输顺槽三维地震探测