矿井物探

煤矿井下探测含(导)水构造物探方法电法勘探研究所主讲人：代凤强电话：[phone]重力勘探磁法勘探地震法勘探物探（地球物理勘探）电法勘探直流电法交流电法天然电法电法勘探高密度高分辨电测深瞬变电磁地质雷达磁偶源坑道透视天然场电磁辐射电剖面一、矿井直流电法勘探1、高分辨电测深2、直流电法超前探测3、音频电透视4、层测深二、矿井瞬变电磁法勘探1、瞬变电测深法2、瞬变电磁超前探测矿井电法勘探矿井电法的全空间效应(1)布置在巷道顶、底板或其侧帮的供电电源，其电流场在巷道四周分布，因而矿井电法测量结果不单是布极一侧岩层电性的某种反映，而是整个地电断面电性变化的综合反映。除布极一侧岩层外，其它介质的分流作用及其内部地电异常体在矿井电法观测结果中的反映统称为全空间场效应；(2)巷道空间对全空间电流场的分布产生较大影响，这种影响与测点、布极点位置、装置形式、巷道所在岩层电阻率等多种因素有关，使全空间电流场的分布更趋复杂化。也就是说，矿井电法有其固有的基本理论问题，全空间场效应和巷道影响非线性迭加，给正确认识和分析实测矿井电阻率法资料带来许多困难。矿井直流电法超前探技术•一、矿井直流电法超前探原理YZXNMA(+I)巷道高阻岩层对电流场的排斥作用ρ21ρ2ρρ1电流线巷道O迎头B底板顶板MNA2巷道A1A3二．三极超前探的资料解释A1A2巷道R1界面R3R2A3超前探测实例•探测掘进头前方含水断层带•在鹤壁十矿575主巷南段进行的堵头超前探测，采用了三级空间交汇探测法，测量供电电极a1、a2、a3间距4m，a1距迎头30m，接收电极MN间距为4米，异常在７、２８、３６m.超前探测实例超前探测实例超前探测实例超前探测实例超前探测实例一、音频电穿透勘探的用途和基本原理二、音频电穿透勘探施工设计三、具体实施、施工过程、数据整理输入四、一般的资料解释（结合实例）音频电穿透介绍内容YT120(A)音频电穿透仪介绍一、YT120(A)音频电穿透仪勘探的用途和基本原理随着煤矿开采深度的不断增大，水害已成为影响矿井安全和煤炭生产的重要灾害之一。探查采煤工作面内部及顶、底板的隐伏地质构造（断层，断裂破碎带，陷落柱等）、顶底板隔水层厚度、含水层富水性等是煤矿防治水害的前提。岩石电阻率的大小除了受组成岩石的矿物质电阻率大小影响外，还和岩石孔隙内水的电阻率、岩石空隙的空间特性有密切的关系。利用音频电穿透仪探查岩石间的电性差异，来探查工作面附近的水文地质构造。由于地下各种岩（矿）石之间存在导电差异，影响着人工电场的分布形态。矿井音频电透视法就是利用专门的仪器在井下观测人工场源的分布规律来达到解决地质问题的目的。电穿透技术是利用电场在空间中传播时，其电流强度随岩层电阻率的大小而有规律变化的特性，进而计算出空间各点视电阻率的相对关系，作出反映探测区域富水性强弱的视电阻率等值线平面图，为防治水提供参考依据。视电阻率法是以研究岩石电阻率(导电能力)为基础的物探方法，它是通过测量人工电场的变化来反映岩石电阻率变化，从而解决地质问题。如下图所示:当供电线路中供以一定强度的电流以后，这个电流从A电极流出，通过大地回到B电极，形成了一个供电回路。电流从A电极流出其电流线分布将会受到A电极周围介质导电能力差异的影响。测量电极MN就在发射极A的附近，电场分布的变化就会影响到MN电极的电位变化，所以只要测量M、N电极之间的电位差值的变化，就可以了解A电极周围岩石导电能力的变化情况。音频电透仪测量原理图N巷道MＡＩ所建的球体电场Ｂ巷道接收发射音频电穿透仪的勘探实质是低频交流近区场与直流场等效，是直流电法勘探方法技术的一个特例。该技术利用工作面现有的巷道、切眼等条件，对工作面顶、底板及内部的含水构造进行空间定位；对巷道下方的含水层位置、界面形态进行探测；解决独头掘进巷道前方的水文地质异常体探测等问题。采用了音频信号发射、等频信号接收的原理，仪器对含水构造的敏感性与抗干扰能力大大提高，适用于矿井复杂干扰条件与恶劣环境。。多频点的设置对解决采煤工作面顶底板内部含水构造埋深及立体形态问题提供了一种新的方法和手段。如下图所示运输巷轨道巷切眼回采方向采煤工作面采煤工作面示意图陷落柱导水示意图断层导水示意图电透仪的结构及组成（如下图所示）接收机键盘按键功能简介键盘为行列式分布，由数字键0-9及小数点和控制键组成，每键均有一行列编码0～9键及键：为11个数字输入键，分别在送入极距、增益（手动控/自动制时）、测点号、电流、电压等功能中使用。开始键：按此键开始测MN之间的电位，电位值显示在屏幕上。显示的正值其单位均为毫伏，负值单位则为μV。例如：屏幕显示窗口显示1048，则对应电压为1048毫伏；屏幕显示窗口显示104.8，则对应电压为104.8毫伏；屏幕显示窗口显示0.1048，则对应电压为0.1048毫伏，即104微伏；屏幕显示窗口显示-1.0483，则对应电压为0.0010483毫伏，即1.048μV；屏幕数据不间断显示，直到按结束键，此时显示平均电压。结束键：按下此键用于结束测量或结束输入数据。接收机键盘按键功能简介增益键：此功能键和方法键配合使用，当方法键为1时（1为隐含参数），此功能键为输出键，显示测量完成后仪器选择的增益指数，最大14（指2的14次方），最小为0（指2的0次幂）。当方法键为2时，此功能键为输入键，用于输入人工设定的增益指数，值在0-14之间，若指数大于14，则取增益指数为10。输入完成后或查询输出结果后，可按结束键或其他输入键，数据同样被锁存，直到重新被改变。方法键：此键用于选择增益方式，按此键显示1，则为自动增益方式（隐含方式）再按此键则显示2，此为人工手动增益控制。选频键：此功能键用于改变接收频率，按下此键显示15（隐含接收频率），再按一次，显示30，重复按键，则依次显示70，120，15，30，70最后一次按键所显示频率为改变后的接收频率。发射机键盘按键功能简介ON：开机，显示WELCOME;设置仪器当前参数值。选时键：设置供电时间；5S，10S，15S，20S可选。选频：按此键频率在15Hz，30Hz，70Hz，120Hz之间循环变化，以选定要用的频率。删除：按下此键显示DEL“XXXX”?XXX代表当前记录号，此时再按删除键，删除当前记录，显示DELETED，若按其它功能键，退出删除，执行其它功能。显示：按下此键显示当前“IXXXX”和当前记录的电流值I按上下箭头，显示保存的上一个记录的I或下一个记录的I，其它功能键退出显示，执行其它功能。设置：按设置键，显示DELALL?若再按删除，则删除全部发射数据和当前参数，发射记录复位置零，仪器参数设置为出厂参数，按其它功能键，执行其它功能。发射机键盘按键功能简介发射：按给定供电频率和供电时间发射方波。发射完毕后显示本次供电电流值。电流值及当前参数自动保存。本次供电过程中，其它功能键不起作用。复位：此功能键为复位键。当供电电流过大或仪器电压不足时，供电机内部保护电路工作，供电电流过大显示“STOP”，仪器电压不足显示“LOWBATT”，此时按下该键，这时屏幕显示窗口显示WELLCOM，在排除异常后可继续测量。接线柱：面板上发射接线柱用来接供电线。向地下发射不同电流强度的电场。在仪器内部均接有限流电阻，这是为了防止因接地电阻很小，发射电流太大从而使仪器产生了过流保护。一般情况下，供电电流大，测量精度高。二、音频电穿透仪勘探（施工）设计2.1了解用户勘探目的2.2根据用户勘探目的了解井下巷道布置图2.3根据要勘探的顶底深度及长度进行设计2.4举例说明设计过程:如XX矿要在XX巷道用音频电穿透仪测量判断底板下的含水构造具体情况如下图所示工作面巷道长200米风巷机巷工作面宽160米AIAF(供电)M1Min1ni(接收)a.轴向单极——偶极法切眼风巷机巷b.井下电透视测量方式注:为发射点;为接收点切眼风巷机巷2019181716151413121110987654321020191817161514131211109876543210XX巷道电透仪施工工作布置图注:1、为发射点号;为接收点号2、其中一个发射极布在无穷远处三、具体实施、施工过程、数据整理输入（一）下井前的准备工作：1、发射机、接收机要充足电，并进行模拟测试，保证完好，试好电话机。2、铜电极、郎头、斜口钳、胶布、电话、钢卷尺、发射大线、接收短线、电话线、无穷远线等。（二）、施工布置：１、布置电极B在无穷远处２、布置电话线３、在需探测体的两测（即通风巷和运输巷）分别布置好发射电极A（两A）发射电极之间的距离一般为50米。每布好一个电极要通过发射来观察电流大小来判断电极是否打好，电流为50MA±15为好。（通过加水或盐水来改变电极的接触），电极一般打在没有浮煤较潮湿的地方，但不能打在水中或切近任何导体即钢轨。４、使发射机处在两边对称待发射电极的中心电极位置５、在需探测体的对面巷道（通风巷或运输巷）需探测的起始点开始，每隔10米布置一个接收点（M、N两电极处于巷道两边平行位置）。每布好一次电极要通过接收机单独接收（发射机不发射的情况下）来观察接收电压本底的大小来判断电极是否打好，接收电为压≥15MV±10MV为好。（通过加水或盐水来改变电极的接触），电极一般打在没有浮煤较潮湿的地方，但不能打在水中或靠近任何导体即钢轨。（三）具体探测：两边做好准备后相互通过电话联络，由接收端指挥发射端:设置频率为（15或120HZ）和由几号发射点发射，（发射机和接收机每次的发射和接收的频率一定要一致，否则接收不到有用信号）随即接收端读出稳定的接收电压（单位为毫伏），发射端（每个发射点的发射电流。工作中采取的技术措施如下：A、矿井音频电透视法是在采煤工作面的两顺槽间进行，一般每10米一个测点，50m一个供电点。B、对每个供电点，应在另一顺槽的扇形对称区间12~20个点进行观测，以确保采面内各单元有两次以上的覆盖。C、采用A—MN装置施工时，MN应布置在邦和槽的底面拐角处，其连线应垂直顺槽走向。D、电极(特别是MN电极）应尽可能打在坚实层位上，并避开水坑，以避免极化不稳等现象发生。E、电极要离开铁轨0.5m以上。F、电极位置打眼并用炮泥塞实，以降低接地电阻，增大供电电流，提高信噪比为保证原始资料质量，施工严格按照《煤田电法勘探标准》进行。（四）井下采集数据过程中的数据记录XXX发射点接收点号15HZ接收电压15HZ发射电流MN间距离（五）对井下采集记录数据进行整理、输入计算机形成待处理的原始数据文件3.1数据输入在数据输入部件,根据需要一般生成三种文件:即原始数据文件、边界文件和粘贴文件。3.2原始数据文件原始数据文件格式如下：N1,N2,N3(发射点总数、插值频数、叠代次数)M1,M2,M3,M4,M5(水平、纵向的网格间隔值、搜索半径、比较值、旋转角)Xf(1),Yf(1),J(1)(第一个发射点坐标(x、y)、接收点个数)X1,Y1,ΔV1,I1,MN,θ（接收点的坐标（x、y）、电位差、电流、MN值、收发偏角）X2,Y2,ΔV2,I2,MN,θ::Xj(1),Yj(1),ΔVj(1),Ij(1),MN,θXf(2),Yf(2),J(2)(第二个发射点坐标、接收点个数)X1,Y1,ΔV1,I1,MN,θX2,Y2,ΔV2,I2,MN,θ::Xj(1),Yj(1),ΔVj(1),Ij(1),MN,θ::::X1,Y1,ΔV1,I1,MN,θX2,Y2,ΔV2,I2,MN,θ::Xj(1),Yj(1),ΔVj(1),Ij(1),MN,θ::::Xf(N1),Yf(N1),J(N1)(第N1个发射点坐标、接收点个数)X1,Y1,ΔV1,I1,MN,θX2,Y2,ΔV2,I2,MN,θ:共J(N1)个接收点的参数:Xj(1),Yj(1),ΔVj(1),Ij(1),MN,θ打开surffer8，建立一数据文件，按照以上所讲输入原始数据并保存．N1发射点数：N2插值频数60固定N3叠代次数4固定M1水平网格间隔值10固定M2纵向网格间隔值10固定M3搜索半径15固定M4比较值