專(zhuān)利名稱(chēng)：礦井工作面底板巖層“雙極—雙極”探測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種礦業(yè)工程中對(duì)工作面底板的探測(cè)方法，尤其涉及一種對(duì)工作面底板的結(jié)構(gòu)狀態(tài)或工作面中的包裹體、溶洞、含水體等地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行探測(cè)的“雙極-雙極”探測(cè)方法。
背景技術(shù)：
目前，在礦井井下探測(cè)工作面底板巖層地質(zhì)異常主要采用“偶極-偶極”法，所謂偶極，即是供電極距與測(cè)量極距均小于供電極中點(diǎn)至測(cè)量極中點(diǎn)距離的五分之一。因井下特殊的地質(zhì)條件所限，采用“偶極-偶極”法探測(cè)時(shí)，由于供電極距和測(cè)量極距偏小，致使探測(cè)信號(hào)非常微弱，加上井下電干擾大，數(shù)據(jù)的可靠性大大降低，從而導(dǎo)致觀(guān)測(cè)結(jié)果可信度低，嚴(yán)重影響技術(shù)方法的應(yīng)用。要克服這一不足，需加大供電電流來(lái)增強(qiáng)觀(guān)測(cè)信號(hào)，由于增大電流會(huì)產(chǎn)生安全隱患，這在礦井下是不允許的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述“偶極-偶極”法存在的不足，提供一種對(duì)工作面底板的結(jié)構(gòu)狀態(tài)或工作面中的包裹體、溶洞、含水體等地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行探測(cè)的“雙極-雙極”探測(cè)方法，具有探測(cè)的數(shù)據(jù)可靠性高，觀(guān)測(cè)結(jié)果可信度高等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方法包括下述三個(gè)步驟a、把供電電極A、B布置在一條巷道中，設(shè)定A、B中點(diǎn)為O1，用電源向電極A、B供電，測(cè)量AB間的電流I；測(cè)量電極M、N布置在另一條巷道中，設(shè)定M、N中點(diǎn)為O2，測(cè)量MN之間的電壓ΔU。
b、將電極A、B固定在一個(gè)測(cè)量位置上，保持MN長(zhǎng)度不變，以一定的間隔移動(dòng)MN，這樣O1、O2的連線(xiàn)就掃過(guò)一定的面積，形成一扇形區(qū)；保持A、B之間長(zhǎng)度不變，把A、B移到下一測(cè)量位置，MN重復(fù)上一次同樣的操作，這樣O1、O2的連線(xiàn)又掃過(guò)一定的面積，形成另一扇形區(qū)。
c、按照上述方法移完整條巷道，單邊測(cè)量結(jié)束，對(duì)上述測(cè)量數(shù)據(jù)，利用電阻率CT法進(jìn)行反演計(jì)算，并進(jìn)行成像處理。
上述方法還包括把供電電極與測(cè)量電極互換，按照上述a、b、c步驟完成另一個(gè)單邊測(cè)量，利用電阻率CT法進(jìn)行反演計(jì)算，并進(jìn)行成像處理。
上述MN之間的長(zhǎng)度不小于O1O2之間長(zhǎng)度的五分之一。
上述MN之間的長(zhǎng)度為O1O2之間最小長(zhǎng)度的 上述AB之間的長(zhǎng)度不小于O1O2之間長(zhǎng)度的五分之一。
上述AB之間的長(zhǎng)度為O1O2之間最小長(zhǎng)度的 本發(fā)明的有益效果是所謂雙極，即是供電極距和測(cè)量極距均大于供電極中點(diǎn)至測(cè)量極中點(diǎn)距離的五分之一。與“偶極-偶極”法相比，由于增大了供電極距和測(cè)量極距，“雙極-雙極”法可在不增大供電電流的情況下增大了兩供電電極之間的電壓差，從而增大了供電電場(chǎng)的強(qiáng)度，從而保證測(cè)量信號(hào)明顯增大，克服了“偶極-偶極”法探測(cè)信號(hào)弱的不足。


附圖1為本發(fā)明所述探測(cè)方法的示意圖；附圖2位本發(fā)明所述實(shí)施例的成像效果圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，礦井工作面底板巖層“雙極-雙極”探測(cè)方法，所謂雙極，即是供電極距和測(cè)量極距均大于供電極中點(diǎn)至測(cè)量極中點(diǎn)距離的五分之一。把供電電極A、B布置在一條巷道中，A、B的中點(diǎn)為O1，用電源向AB供電，測(cè)量AB間的電流I；測(cè)量電極M、N布置在另一條巷道中，M、N中點(diǎn)為O2，測(cè)量MN之間的電壓ΔU，若O1、O2連線(xiàn)通過(guò)含水體時(shí)，則探測(cè)結(jié)果會(huì)發(fā)生改變。固定AB，保持MN長(zhǎng)度不變，以一定的間隔移動(dòng)MN，這樣O1、O2連線(xiàn)就掃過(guò)一定的面積，形成一扇形區(qū)；保持AB長(zhǎng)度不變，把AB移到下一位置，MN重復(fù)上一次同樣的操作，這樣O1、O2又掃過(guò)一定的面積，形成另一扇形區(qū)。移完整條巷道，單邊測(cè)量結(jié)束。把供電電極和測(cè)量電極互換，按同樣的方法完成另一個(gè)單邊測(cè)量。對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)，利用電阻率CT法進(jìn)行反演計(jì)算，并進(jìn)行成像處理，來(lái)準(zhǔn)確有效的確定工作面底板巖層的含水性及含水構(gòu)造。
為了增大觀(guān)測(cè)信號(hào)，供電電極AB之間的長(zhǎng)度不必與測(cè)量電極MN之間的長(zhǎng)度相等，且可加大至不滿(mǎn)足AB≤15O1O2]]>或MN≤15O1O2]]>(O1O2為供電電極極距中點(diǎn)至測(cè)量電極中點(diǎn)間的距離，如圖1所示)這一近似的可將AB極或MN極看作偶極的條件，從而克服其它技術(shù)方法的不足，無(wú)需加大供電電流，就可保證增強(qiáng)觀(guān)測(cè)信號(hào)，克服井下干擾，保證觀(guān)測(cè)結(jié)果的可信度。經(jīng)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，該技術(shù)的效果明顯優(yōu)于“偶極-偶極”法的觀(guān)測(cè)質(zhì)量和地質(zhì)效果。研究表明，實(shí)際應(yīng)用中AB、MN大小的選擇因工作面寬度不同而不同，但也不是極距越大探測(cè)效果越好。因?yàn)镺1O2之間的長(zhǎng)度是不確定的，隨著測(cè)量電極移動(dòng)而變化，O1O2之間的最小距離等于工作面的寬度。試驗(yàn)表明，設(shè)工作面寬度為L(zhǎng)，則AB長(zhǎng)度選擇為AB=25L~13L;]]>MN長(zhǎng)度選擇為MN=13L~15L.]]>實(shí)施例某礦上煤在3901工作面范圍內(nèi)，由于層滑斷層影響，三灰與十下灰、奧灰間距縮小。上煤底板距奧灰間距減小為80～130米，奧灰?guī)r溶發(fā)育為強(qiáng)承壓含水層，對(duì)上煤的安全開(kāi)采具有一定的威脅。為了查明上煤底板含水性，以及是否存在承壓水的原始導(dǎo)升通道，分別在3901工作面回風(fēng)巷和運(yùn)輸巷內(nèi)利用“雙極-雙極”法進(jìn)行了巷道底板含水性探測(cè)實(shí)驗(yàn)。利用電阻率CT法反演出的成像效果圖如圖2所示，由圖2可以看出工作面底板存在1區(qū)、2區(qū)兩個(gè)低阻異常區(qū)，即含水區(qū)1和含水區(qū)2。除了這兩個(gè)含水區(qū)外，其他區(qū)域在勘探深度內(nèi)含水性偏弱。在探測(cè)實(shí)驗(yàn)后，該礦隨即就探測(cè)到的含水區(qū)域和其他區(qū)域附近的巷道進(jìn)行了鉆孔檢驗(yàn)，在含水區(qū)1和含水區(qū)2均出現(xiàn)不同程度的出水，而在其他區(qū)域則沒(méi)有出水，驗(yàn)證了利用“雙極-雙極”法探測(cè)是可靠的和有效的。
權(quán)利要求
1.礦井工作面底板巖層“雙極-雙極”探測(cè)方法，其特征在于該方法包括下述步驟a、把供電電極A、B布置在一條巷道中，設(shè)定A、B中點(diǎn)為O1，用電源向電極A、B供電，測(cè)量AB間的電流I；測(cè)量電極M、N布置在另一條巷道中，設(shè)定M、N中點(diǎn)為O2，測(cè)量MN之間的電壓ΔU。b、將電極A、B固定在一個(gè)測(cè)量位置上，保持MN長(zhǎng)度不變，以一定的間隔移動(dòng)MN，這樣O1、O2的連線(xiàn)就掃過(guò)一定的面積，形成一扇形區(qū)；保持A、B之間長(zhǎng)度不變，把A、B移到下一測(cè)量位置，MN重復(fù)上一次同樣的操作，這樣O1、O2的連線(xiàn)又掃過(guò)一定的面積，形成另一扇形區(qū)。c、按照上述方法移完整條巷道，單邊測(cè)量結(jié)束，對(duì)上述測(cè)量數(shù)據(jù)，利用電阻率CT法進(jìn)行反演計(jì)算，并進(jìn)行成像處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井工作面底板巖層“雙極-雙極”探測(cè)方法，其特征在于上述方法還包括把供電電極與測(cè)量電極互換，按照上述a、b、c步驟完成另一個(gè)單邊測(cè)量，利用電阻率CT法進(jìn)行反演計(jì)算，并進(jìn)行成像處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的礦井工作面底板巖層“雙極-雙極”探測(cè)方法，其特征在于MN之間的長(zhǎng)度不小于O1O2之間長(zhǎng)度的五分之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦井工作面底板巖層“雙極-雙極”探測(cè)方法，其特征在于MN之間的長(zhǎng)度為O1O2之間最小長(zhǎng)度的
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦井工作面底板巖層“雙極-雙極”探測(cè)方法，其特征在于AB之間的長(zhǎng)度不小于O1O2之間長(zhǎng)度的五分之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的礦井工作面底板巖層“雙極-雙極”探測(cè)方法，其特征在于AB之間的長(zhǎng)度為O1O2之間最小長(zhǎng)度
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種礦井工作面底板巖層“雙極一雙極”探測(cè)方法，把供電電極A、B布置在一條巷道中，A、B中點(diǎn)為O
文檔編號(hào)E21C39/00GK1828016SQ20061004338
公開(kāi)日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2006年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月21日
發(fā)明者程久龍 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)