礦井物探課件

2024/4/17礦井物探重力勘探磁法勘探地震法勘探物探（地球物理勘探）電法勘探直流電法交流電法天然電法電法勘探高密度高分辨電測(cè)深瞬變電磁地質(zhì)雷達(dá)磁偶源坑道透視天然場(chǎng)電磁輻射電剖面一、礦井直流電法勘探1、高分辨電測(cè)深2、直流電法超前探測(cè)3、音頻電透視4、層測(cè)深二、礦井瞬變電磁法勘探1、瞬變電測(cè)深法2、瞬變電磁超前探測(cè)

礦井電法勘探礦井電法的全空間效應(yīng)(1)布置在巷道頂、底板或其側(cè)幫的供電電源，其電流場(chǎng)在巷道四周分布，因而礦井電法測(cè)量結(jié)果不單是布極一側(cè)巖層電性的某種反映，而是整個(gè)地電斷面電性變化的綜合反映。除布極一側(cè)巖層外，其它介質(zhì)的分流作用及其內(nèi)部地電異常體在礦井電法觀測(cè)結(jié)果中的反映統(tǒng)稱為全空間場(chǎng)效應(yīng)；(2)巷道空間對(duì)全空間電流場(chǎng)的分布產(chǎn)生較大影響，這種影響與測(cè)點(diǎn)、布極點(diǎn)位置、裝置形式、巷道所在巖層電阻率等多種因素有關(guān)，使全空間電流場(chǎng)的分布更趨復(fù)雜化。也就是說(shuō)，礦井電法有其固有的基本理論問(wèn)題，全空間場(chǎng)效應(yīng)和巷道影響非線性迭加，給正確認(rèn)識(shí)和分析實(shí)測(cè)礦井電阻率法資料帶來(lái)許多困難。礦井直流電法超前探技術(shù)

一、礦井直流電法超前探原理高阻巖層對(duì)電流場(chǎng)的排斥作用

二．三極超前探的資料解釋超前探測(cè)實(shí)例探測(cè)掘進(jìn)頭前方含水?dāng)鄬訋г邡Q壁十礦575主巷南段進(jìn)行的堵頭超前探測(cè)，采用了三級(jí)空間交匯探測(cè)法，測(cè)量供電電極a1、a2、a3間距4m，a1距迎頭30m，接收電極MN間距為4米，異常在７、２８、３６m.超前探測(cè)實(shí)例超前探測(cè)實(shí)例超前探測(cè)實(shí)例超前探測(cè)實(shí)例超前探測(cè)實(shí)例一、音頻電穿透勘探的用途和基本原理二、音頻電穿透勘探施工設(shè)計(jì)三、具體實(shí)施、施工過(guò)程、數(shù)據(jù)整理輸入四、一般的資料解釋（結(jié)合實(shí)例）音頻電穿透介紹內(nèi)容YT120(A)音頻電穿透儀介紹一、YT120(A)音頻電穿透儀勘探的用途和基本原理

隨著煤礦開(kāi)采深度的不斷增大，水害已成為影響礦井安全和煤炭生產(chǎn)的重要災(zāi)害之一。探查采煤工作面內(nèi)部及頂、底板的隱伏地質(zhì)構(gòu)造（斷層，斷裂破碎帶，陷落柱等）、頂?shù)装甯羲畬雍穸取⒑畬痈凰缘仁敲旱V防治水害的前提。巖石電阻率的大小除了受組成巖石的礦物質(zhì)電阻率大小影響外，還和巖石孔隙內(nèi)水的電阻率、巖石空隙的空間特性有密切的關(guān)系。利用音頻電穿透儀探查巖石間的電性差異，來(lái)探查工作面附近的水文地質(zhì)構(gòu)造。

由于地下各種巖（礦）石之間存在導(dǎo)電差異，影響著人工電場(chǎng)的分布形態(tài)。礦井音頻電透視法就是利用專門(mén)的儀器在井下觀測(cè)人工場(chǎng)源的分布規(guī)律來(lái)達(dá)到解決地質(zhì)問(wèn)題的目的。

電穿透技術(shù)是利用電場(chǎng)在空間中傳播時(shí)，其電流強(qiáng)度隨巖層電阻率的大小而有規(guī)律變化的特性，進(jìn)而計(jì)算出空間各點(diǎn)視電阻率的相對(duì)關(guān)系，作出反映探測(cè)區(qū)域富水性強(qiáng)弱的視電阻率等值線平面圖，為防治水提供參考依據(jù)。

視電阻率法是以研究巖石電阻率(導(dǎo)電能力)為基礎(chǔ)的物探方法，它是通過(guò)測(cè)量人工電場(chǎng)的變化來(lái)反映巖石電阻率變化，從而解決地質(zhì)問(wèn)題。如下圖所示:當(dāng)供電線路中供以一定強(qiáng)度的電流以后，這個(gè)電流從A電極流出，通過(guò)大地回到B電極，形成了一個(gè)供電回路。電流從A電極流出其電流線分布將會(huì)受到A電極周?chē)橘|(zhì)導(dǎo)電能力差異的影響。測(cè)量電極MN就在發(fā)射極A的附近，電場(chǎng)分布的變化就會(huì)影響到MN電極的電位變化，所以只要測(cè)量M、N電極之間的電位差值的變化，就可以了解A電極周?chē)鷰r石導(dǎo)電能力的變化情況。

音頻電透儀測(cè)量原理圖N巷道MＡＩ所建的球體電場(chǎng)Ｂ巷道

接收發(fā)射音頻電穿透儀的勘探實(shí)質(zhì)是低頻交流近區(qū)場(chǎng)與直流場(chǎng)等效，是直流電法勘探方法技術(shù)的一個(gè)特例。該技術(shù)利用工作面現(xiàn)有的巷道、切眼等條件，

對(duì)工作面頂、底板及內(nèi)部的含水構(gòu)造進(jìn)行空間定位；

對(duì)巷道下方的含水層位置、界面形態(tài)進(jìn)行探測(cè)；

解決獨(dú)頭掘進(jìn)巷道前方的水文地質(zhì)異常體探測(cè)等問(wèn)題。采用了音頻信號(hào)發(fā)射、等頻信號(hào)接收的原理，儀器對(duì)含水構(gòu)造的敏感性與抗干擾能力大大提高，適用于礦井復(fù)雜干擾條件與惡劣環(huán)境。。多頻點(diǎn)的設(shè)置對(duì)解決采煤工作面頂?shù)装鍍?nèi)部含水構(gòu)造埋深及立體形態(tài)問(wèn)題提供了一種新的方法和手段。如下圖所示采煤工作面示意圖陷落柱導(dǎo)水示意圖斷層導(dǎo)水示意圖電透儀的結(jié)構(gòu)及組成（如下圖所示）

接收機(jī)鍵盤(pán)按鍵功能簡(jiǎn)介鍵盤(pán)為行列式分布，由數(shù)字鍵0-9及小數(shù)點(diǎn)和控制鍵組成，每鍵均有一行列編碼0～9鍵及

鍵：為11個(gè)數(shù)字輸入鍵，分別在送入極距、增益（手動(dòng)控/自動(dòng)制時(shí)）、測(cè)點(diǎn)號(hào)、電流、電壓等功能中使用。開(kāi)始鍵：按此鍵開(kāi)始測(cè)MN之間的電位，電位值顯示在屏幕上。顯示的正值其單位均為毫伏，負(fù)值單位則為μV。例如：屏幕顯示窗口顯示1048，則對(duì)應(yīng)電壓為1048毫伏；屏幕顯示窗口顯示104.8，則對(duì)應(yīng)電壓為104.8毫伏；屏幕顯示窗口顯示0.1048，則對(duì)應(yīng)電壓為0.1048毫伏，即104微伏；屏幕顯示窗口顯示-1.0483，則對(duì)應(yīng)電壓為0.0010483毫伏，即1.048μV；屏幕數(shù)據(jù)不間斷顯示，直到按結(jié)束鍵，此時(shí)顯示平均電壓。結(jié)束鍵：按下此鍵用于結(jié)束測(cè)量或結(jié)束輸入數(shù)據(jù)。

接收機(jī)鍵盤(pán)按鍵功能簡(jiǎn)介

增益鍵：此功能鍵和方法鍵配合使用，當(dāng)方法鍵為1時(shí)（1為隱含參數(shù)），此功能鍵為輸出鍵，顯示測(cè)量完成后儀器選擇的增益指數(shù)，最大14（指2的14次方），最小為0（指2的0次冪）。當(dāng)方法鍵為2時(shí)，此功能鍵為輸入鍵，用于輸入人工設(shè)定的增益指數(shù)，值在0-14之間，若指數(shù)大于14，則取增益指數(shù)為10。輸入完成后或查詢輸出結(jié)果后，可按結(jié)束鍵或其他輸入鍵，數(shù)據(jù)同樣被鎖存，直到重新被改變。

方法鍵：此鍵用于選擇增益方式，按此鍵顯示1，則為自動(dòng)增益方式（隱含方式）再按此鍵則顯示2，此為人工手動(dòng)增益控制。

選頻鍵：此功能鍵用于改變接收頻率，按下此鍵顯示15（隱含接收頻率），再按一次，顯示30，重復(fù)按鍵，則依次顯示70，120，15，30，70最后一次按鍵所顯示頻率為改變后的接收頻率。

發(fā)射機(jī)鍵盤(pán)按鍵功能簡(jiǎn)介ON：開(kāi)機(jī)，顯示W(wǎng)ELCOME;設(shè)置儀器當(dāng)前參數(shù)值。選時(shí)鍵：設(shè)置供電時(shí)間；5S，10S，15S，20S可選。選頻：按此鍵頻率在15Hz，30Hz，70Hz，120Hz之間循環(huán)變化，以選定要用的頻率。刪除：按下此鍵顯示DEL“XXXX”?XXX代表當(dāng)前記錄號(hào)，此時(shí)再按刪除鍵，刪除當(dāng)前記錄，顯示DELETED，若按其它功能鍵，退出刪除，執(zhí)行其它功能。顯示：按下此鍵顯示當(dāng)前“IXXXX”和當(dāng)前記錄的電流值I按上下箭頭，顯示保存的上一個(gè)記錄的I或下一個(gè)記錄的I，其它功能鍵退出顯示，執(zhí)行其它功能。設(shè)置：按設(shè)置鍵，顯示DELALL?若再按刪除，則刪除全部發(fā)射數(shù)據(jù)和當(dāng)前參數(shù)，發(fā)射記錄復(fù)位置零，儀器參數(shù)設(shè)置為出廠參數(shù)，按其它功能鍵，執(zhí)行其它功能。發(fā)射機(jī)鍵盤(pán)按鍵功能簡(jiǎn)介發(fā)射：按給定供電頻率和供電時(shí)間發(fā)射方波。發(fā)射完畢后顯示本次供電電流值。電流值及當(dāng)前參數(shù)自動(dòng)保存。本次供電過(guò)程中，其它功能鍵不起作用。復(fù)位：此功能鍵為復(fù)位鍵。當(dāng)供電電流過(guò)大或儀器電壓不足時(shí)，供電機(jī)內(nèi)部保護(hù)電路工作，供電電流過(guò)大顯示“STOP”，儀器電壓不足顯示“LOWBATT”，此時(shí)按下該鍵，這時(shí)屏幕顯示窗口顯示W(wǎng)ELLCOM，在排除異常后可繼續(xù)測(cè)量。接線柱：面板上發(fā)射接線柱用來(lái)接供電線。向地下發(fā)射不同電流強(qiáng)度的電場(chǎng)。在儀器內(nèi)部均接有限流電阻，這是為了防止因接地電阻很小，發(fā)射電流太大從而使儀器產(chǎn)生了過(guò)流保護(hù)。一般情況下，供電電流大，測(cè)量精度高。二、音頻電穿透儀勘探（施工）設(shè)計(jì)2.1了解用戶勘探目的2.2根據(jù)用戶勘探目的了解井下巷道布置圖2.3根據(jù)要勘探的頂?shù)咨疃燃伴L(zhǎng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)2.4舉例說(shuō)明設(shè)計(jì)過(guò)程:如XX礦要在XX巷道用音頻電穿透儀測(cè)量判斷底板下的含水構(gòu)造具體情況如下圖所示

工作面巷道長(zhǎng)200米風(fēng)巷機(jī)巷工作面寬160米AIAF(供電)M1Min1ni(接收)a.軸向單極——偶極法切眼風(fēng)巷機(jī)巷b.井下電透視測(cè)量方式

注:為發(fā)射點(diǎn);為接收點(diǎn)切眼風(fēng)巷機(jī)巷2019181716151413121110987654321020191817161514131211109876543210XX巷道電透儀施工工作布置圖

注:1、為發(fā)射點(diǎn)號(hào);為接收點(diǎn)號(hào)2、其中一個(gè)發(fā)射極布在無(wú)窮遠(yuǎn)處三、具體實(shí)施、施工過(guò)程、數(shù)據(jù)整理輸入

（一）下井前的準(zhǔn)備工作：1、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)要充足電，并進(jìn)行模擬測(cè)試，保證完好，試好電話機(jī)。2、銅電極、郎頭、斜口鉗、膠布、電話、鋼卷尺、發(fā)射大線、接收短線、電話線、無(wú)窮遠(yuǎn)線等。（二）、施工布置：１、布置電極B在無(wú)窮遠(yuǎn)處２、布置電話線３、在需探測(cè)體的兩測(cè)（即通風(fēng)巷和運(yùn)輸巷）分別布置好發(fā)射電極A（兩A）發(fā)射電極之間的距離一般為50米。每布好一個(gè)電極要通過(guò)發(fā)射來(lái)觀察電流大小來(lái)判斷電極是否打好，電流為50MA±15為好。（通過(guò)加水或鹽水來(lái)改變電極的接觸），電極一般打在沒(méi)有浮煤較潮濕的地方，但不能打在水中或切近任何導(dǎo)體即鋼軌。

４、使發(fā)射機(jī)處在兩邊對(duì)稱待發(fā)射電極的中心電極位置５、在需探測(cè)體的對(duì)面巷道（通風(fēng)巷或運(yùn)輸巷）需探測(cè)的起始點(diǎn)開(kāi)始，每隔10米布置一個(gè)接收點(diǎn)（M、N兩電極處于巷道兩邊平行位置）。每布好一次電極要通過(guò)接收機(jī)單獨(dú)接收（發(fā)射機(jī)不發(fā)射的情況下）來(lái)觀察接收電壓本底的大小來(lái)判斷電極是否打好，接收電為壓≥15MV±10MV為好。（通過(guò)加水或鹽水來(lái)改變電極的接觸），電極一般打在沒(méi)有浮煤較潮濕的地方，但不能打在水中或靠近任何導(dǎo)體即鋼軌。（三）具體探測(cè)：兩邊做好準(zhǔn)備后相互通過(guò)電話聯(lián)絡(luò)，由接收端指揮發(fā)射端:設(shè)置頻率為（15或120HZ）和由幾號(hào)發(fā)射點(diǎn)發(fā)射，（發(fā)射機(jī)和接收機(jī)每次的發(fā)射和接收的頻率一定要一致，否則接收不到有用信號(hào)）隨即接收端讀出穩(wěn)定的接收電壓（單位為毫伏），發(fā)射端（每個(gè)發(fā)射點(diǎn)的發(fā)射電流。

工作中采取的技術(shù)措施如下：A、礦井音頻電透視法是在采煤工作面的兩順槽間進(jìn)行，一般每10米一個(gè)測(cè)點(diǎn)，50m一個(gè)供電點(diǎn)。B、對(duì)每個(gè)供電點(diǎn)，應(yīng)在另一順槽的扇形對(duì)稱區(qū)間12~20個(gè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，以確保采面內(nèi)各單元有兩次以上的覆蓋。C、采用A—MN裝置施工時(shí)，MN應(yīng)布置在邦和槽的底面拐角處，其連線應(yīng)垂直順槽走向。D、電極(特別是MN電極）應(yīng)盡可能打在堅(jiān)實(shí)層位上，并避開(kāi)水坑，以避免極化不穩(wěn)等現(xiàn)象發(fā)生。E、電極要離開(kāi)鐵軌0.5m以上。F、電極位置打眼并用炮泥塞實(shí)，以降低接地電阻，增大供電電流，提高信噪比為保證原始資料質(zhì)量，施工嚴(yán)格按照《煤田電法勘探標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。（四）井下采集數(shù)據(jù)過(guò)程中的數(shù)據(jù)記錄

XXX發(fā)射點(diǎn)接收點(diǎn)號(hào)15HZ接收電壓15HZ發(fā)射電流MN間距離

（五）對(duì)井下采集記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、輸入計(jì)算機(jī)形成待處理的原始數(shù)據(jù)文件

3.1數(shù)據(jù)輸入在數(shù)據(jù)輸入部件,根據(jù)需要一般生成三種文件:即原始數(shù)據(jù)文件 、邊界文件和粘貼文件。3.2原始數(shù)據(jù)文件原始數(shù)據(jù)文件格式如下：N1,N2,N3(發(fā)射點(diǎn)總數(shù)、插值頻數(shù)、疊代次數(shù))M1,M2,M3,M4,M5(水平、縱向的網(wǎng)格間隔值、搜索半徑、比較值、旋轉(zhuǎn)角)

Xf(1),Yf(1),J(1)(第一個(gè)發(fā)射點(diǎn)坐標(biāo)(x、y)、接收點(diǎn)個(gè)數(shù))

X1,Y1,ΔV1,I1,MN,θ（接收點(diǎn)的坐標(biāo)（x、y）、電位差、電流、MN值、收發(fā)偏角）X2,Y2,ΔV2,I2,MN,θ::Xj(1),Yj(1),ΔVj(1),Ij(1),MN,θXf(2),Yf(2),J(2)(第二個(gè)發(fā)射點(diǎn)坐標(biāo)、接收點(diǎn)個(gè)數(shù))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: