摘要
随着中国煤矿开采深度的不断增加，诸如倒塌的煤柱和断层等隐蔽地质结构会引发水灾事故，对矿山安全构成严重威胁。矿井直流电阻率法对含水特征具有较高的敏感性，但分辨率较低；而矿井地震勘探虽然分辨率较高，但对富水体的敏感度较差。单一方法的反演往往存在解的不唯一性问题。本研究旨在通过结合地震与电法反演，利用两种方法的互补优势，提高对隐蔽结构的检测精度。对于直流电阻率部分，采用非结构化网格的有限元方法建立正演模型，并通过奥卡姆正则化方法进行反演；地震勘探则采用曲射线追踪技术建立正演模型，再通过LSQR算法进行反演。在联合反演中引入交叉梯度约束，构建结构耦合的框架。本研究的创新之处在于将非结构化网格离散化、曲射线地震层析成像以及交叉梯度约束的联合反演方法应用于矿井水资源探测。数值模拟结果表明，与单一方法反演相比，联合反演能够有效限制异常体的空间范围，准确描述多个异常体及导水断层的形态，同时显著降低解的不唯一性。这项研究为更精准地检测可能导致危险的隐蔽结构提供了可靠的方法，对保障煤矿安全具有重要的实用价值。
