【摘 要】
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全尾砂胶结充填法，在金属矿山的开采中被广泛应用。充填料浆在管输过程中的堵管、爆管现象，给充填管道带来很大的安全隐患，是制约充填技术发展和应用的瓶颈。为了探索矿山充填管道堵塞的可视化检测方法，获取矿山充填管道内壁结块的几何形状与相对位置的三维信息，利用COMSOL软件建立多层ERT传感阵列的三维模型，采用有限元方法求解ERT正问题，阐明了ERT三维敏感场内电势与电流密度的变化趋势。在此基础上，以灵敏
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目（52074212）； 陕西省重点研发计划项目（2020GY-107）； 陕西省教育厅青年创新团队建设科研计划项目（21JP077）；
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全尾砂胶结充填法，在金属矿山的开采中被广泛应用。充填料浆在管输过程中的堵管、爆管现象，给充填管道带来很大的安全隐患，是制约充填技术发展和应用的瓶颈。为了探索矿山充填管道堵塞的可视化检测方法，获取矿山充填管道内壁结块的几何形状与相对位置的三维信息，利用COMSOL软件建立多层ERT传感阵列的三维模型，采用有限元方法求解ERT正问题，阐明了ERT三维敏感场内电势与电流密度的变化趋势。在此基础上，以灵敏度为媒介分析ERT的“软场”特性，揭示了三维敏感场内检测灵敏度的分布规律。采用Gauss-Newton算法求解ERT的逆问题，对五种堵塞仿真模型进行三维图像重建，仿真结果表明表正则化Gauss-Newton一步算法在重建图像质量上与正则化Gauss-Newton迭代算法差别极小，但在重建时间上优于正则化Gauss-Newton迭代算法，更适合三维图像重建。Gauss-Newton一步算法中选择Laplace先验知识优于Noser先验知识。最后，根据仿真模型，采用某金属矿尾砂制作尺寸不同的4种结块试件，养护14小时后放入充满浓度为74%全尾砂充填料浆的竖直管道中的五个不同位置，模拟充填管道内壁五种不同的结块位置及堵塞程度。利用自主研发的48电极3D-ERT成像系统，采用Gauss-Newton一步算法，对以上五种堵塞情况进行三维成像实验。实验结果表明：实测结果与仿真结果一致，重建图像可以准确反映出管道内壁结块的几何形状和所处位置等三维信息。
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