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深瞬變電磁地質(zhì)雷達磁偶源坑道透視天然場電磁輻射電剖面一、礦井直流電法勘探1、高分辨電測深2、直流電法超前探測3、音頻電透視4、層測深二、礦井瞬變電磁法勘探1、瞬變電測深法2、瞬變電磁超前探測

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，其電流場在巷道四周分布，因而礦井電法測量結(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結(jié)果中的反映統(tǒng)稱為全空間場效應(yīng)；(2)巷道空間對全空間電流場的分布產(chǎn)生較大影響，這種影響與測點、布極點位置、裝置形式、巷道所在巖層電阻率等多種因素有關(guān)，使全空間電流場的分布更趨復(fù)雜化。也就是說，礦井電法有其固有的基本理論問題，全空間場效應(yīng)和巷道影響非線性迭加，給正確認識和分析實測礦井電阻率法資料帶來許多困難。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電流場的排斥作用

二．三極超前探的資料解釋超前探測實例探測掘進頭前方含水斷層帶在鶴壁十礦575主巷南段進行的堵頭超前探測，采用了三級空間交匯探測法，測量供電電極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.超前探測實例超前探測實例超前探測實例超前探測實例超前探測實例一、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)計三、具體實施、施工過程、數(shù)據(jù)整理輸入四、一般的資料解釋（結(jié)合實例）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，影響著人工電場的分布形態(tài)。礦井音頻電透視法就是利用專門的儀器在井下觀測人工場源的分布規(guī)律來達到解決地質(zhì)問題的目的。

電穿透技術(shù)是利用電場在空間中傳播時，其電流強度隨巖層電阻率的大小而有規(guī)律變化的特性，進而計算出空間各點視電阻率的相對關(guān)系，作出反映探測區(qū)域富水性強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，它是通過測量人工電場的變化來反映巖石電阻率變化，從而解決地質(zhì)問題。如下圖所示:當供電線路中供以一定強度的電流以后，這個電流從A電極流出，通過大地回到B電極，形成了一個供電回路。電流從A電極流出其電流線分布將會受到A電極周圍介質(zhì)導(dǎo)電能力差異的影響。測量電極MN就在發(fā)射極A的附近，電場分布的變化就會影響到MN電極的電位變化，所以只要測量M、N電極之間的電位差值的變化，就可以了解A電極周圍巖石導(dǎo)電能力的變化情況。

音頻電透儀測量原理圖N巷道MＡＩ所建的球體電場Ｂ巷道

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

對工作面頂、底板及內(nèi)部的含水構(gòu)造進行空間定位；

對巷道下方的含水層位置、界面形態(tài)進行探測；

解決獨頭掘進巷道前方的水文地質(zhì)異常體探測等問題。采用了音頻信號發(fā)射、等頻信號接收的原理，儀器對含水構(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。。多頻點的設(shè)置對解決采煤工作面頂?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）

接收機鍵盤按鍵功能簡介鍵盤為行列式分布，由數(shù)字鍵0-9及小數(shù)點和控制鍵組成，每鍵均有一行列編碼0～9鍵及

鍵：為11個數(shù)字輸入鍵，分別在送入極距、增益（手動控/自動制時）、測點號、電流、電壓等功能中使用。開始鍵：按此鍵開始測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，負值單位則為μV。例如：屏幕顯示窗口顯示1048，則對應(yīng)電壓為1048毫伏；屏幕顯示窗口顯示104.8，則對應(yīng)電壓為104.8毫伏；屏幕顯示窗口顯示0.1048，則對應(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，此時顯示平均電壓。結(jié)束鍵：按下此鍵用于結(jié)束測量或結(jié)束輸入數(shù)據(jù)。

接收機鍵盤按鍵功能簡介

增益鍵：此功能鍵和方法鍵配合使用，當方法鍵為1時（1為隱含參數(shù)），此功能鍵為輸出鍵，顯示測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）。當方法鍵為2時，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，則為自動增益方式（隱含方式）再按此鍵則顯示2，此為人工手動增益控制。

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)射機鍵盤按鍵功能簡介ON：開機，顯示W(wǎng)ELCOME;設(shè)置儀器當前參數(shù)值。選時鍵：設(shè)置供電時間；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代表當前記錄號，此時再按刪除鍵，刪除當前記錄，顯示DELETED，若按其它功能鍵，退出刪除，執(zhí)行其它功能。顯示：按下此鍵顯示當前“IXXXX”和當前記錄的電流值I按上下箭頭，顯示保存的上一個記錄的I或下一個記錄的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)射機鍵盤按鍵功能簡介發(fā)射：按給定供電頻率和供電時間發(fā)射方波。發(fā)射完畢后顯示本次供電電流值。電流值及當前參數(shù)自動保存。本次供電過程中，其它功能鍵不起作用。復(fù)位：此功能鍵為復(fù)位鍵。當供電電流過大或儀器電壓不足時，供電機內(nèi)部保護電路工作，供電電流過大顯示“STOP”，儀器電壓不足顯示“LOWBATT”，此時按下該鍵，這時屏幕顯示窗口顯示W(wǎng)ELLCOM，在排除異常后可繼續(xù)測量。接線柱：面板上發(fā)射接線柱用來接供電線。向地下發(fā)射不同電流強度的電場。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)生了過流保護。一般情況下，供電電流大，測量精度高。二、音頻電穿透儀勘探（施工）設(shè)計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度進行設(shè)計2.4舉例說明設(shè)計過程:如XX礦要在XX巷道用音頻電穿透儀測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200米風巷機巷工作面寬160米AIAF(供電)M1Min1ni(接收)a.軸向單極——偶極法切眼風巷機巷b.井下電透視測量方式

注:為發(fā)射點;為接收點切眼風巷機巷2019181716151413121110987654321020191817161514131211109876543210XX巷道電透儀施工工作布置圖

注:1、為發(fā)射點號;為接收點號2、其中一個發(fā)射極布在無窮遠處三、具體實施、施工過程、數(shù)據(jù)整理輸入

（一）下井前的準備工作：1、發(fā)射機、接收機要充足電，并進行模擬測試，保證完好，試好電話機。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、無窮遠線等。（二）、施工布置：１、布置電極B在無窮遠處２、布置電話線３、在需探測體的兩測（即通風巷和運輸巷）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。每布好一個電極要通過發(fā)射來觀察電流大小來判斷電極是否打好，電流為50MA±15為好。（通過加水或鹽水來改變電極的接觸），電極一般打在沒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)射機處在兩邊對稱待發(fā)射電極的中心電極位置５、在需探測體的對面巷道（通風巷或運輸巷）需探測的起始點開始，每隔10米布置一個接收點（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接收機單獨接收（發(fā)射機不發(fā)射的情況下）來觀察接收電壓本底的大小來判斷電極是否打好，接收電為壓≥15MV±10MV為好。（通過加水或鹽水來改變電極的接觸），電極一般打在沒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：兩邊做好準備后相互通過電話聯(lián)絡(luò)，由接收端指揮發(fā)射端:設(shè)置頻率為（15或120HZ）和由幾號發(fā)射點發(fā)射，（發(fā)射機和接收機每次的發(fā)射和接收的頻率一定要一致，否則接收不到有用信號）隨即接收端讀出穩(wěn)定的接收電壓（單位為毫伏），發(fā)射端（每個發(fā)射點的發(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行，一般每10米一個測點，50m一個供電點。B、對每個供電點，應(yīng)在另一順槽的扇形對稱區(qū)間12~20個點進行觀測，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，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)盡可能打在堅實層位上，并避開水坑，以避免極化不穩(wěn)等現(xiàn)象發(fā)生。E、電極要離開鐵軌0.5m以上。F、電極位置打眼并用炮泥塞實，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，施工嚴格按照《煤田電法勘探標準》進行。（四）井下采集數(shù)據(jù)過程中的數(shù)據(jù)記錄

XXX發(fā)射點接收點號15HZ接收電壓15HZ發(fā)射電流MN間距離

（五）對井下采集記錄數(shù)據(jù)進行整理、輸入計算機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)(第一個發(fā)射點坐標(x、y)、接收點個數(shù))

X1,Y1,ΔV1,I1,MN,θ（接收點的坐標（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)(第二個發(fā)射點坐標、接收點個數(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: