利用赤道偶極裝置對采場底板水情動態(tài)監(jiān)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種屬于礦井地球物理及礦井水領(lǐng)域,尤其設(shè)及一種利用赤道偶極裝 置對采場底板水情動態(tài)監(jiān)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前,探查巖層富水性的方法主要可分為地面物探和礦井物探,地面物探在探查 地下巖層富水規(guī)律的方法有直流電法、瞬變電磁法、人工可控源法(CSAMT)、大地電磁等方 法。地面直流電法發(fā)展相當(dāng)成熟,不僅有二維高密度電法,還可W實現(xiàn)Ξ維高密度電法,直 流電法具有施工效果高、探測精度準(zhǔn)等優(yōu)點,但探測深度有限。瞬變電磁對低阻體敏感,探 測精度準(zhǔn),但容易受低阻體干擾,影響其探測精度。CSAMT法探測深度大,但該方法存在一定 的盲區(qū)。大地電磁法廣泛用來探查大地構(gòu)造,對于巖層富水性的探查很少應(yīng)用。地面物探 技術(shù)由于探測深度和范圍的影響,制約其在礦井物探方向的發(fā)展。礦井物探具有探查目標(biāo) 準(zhǔn)確,施工效率高等優(yōu)點。
[0003] 礦井物探技術(shù)是在地面物探的技術(shù)上發(fā)展而來,探測方法主要有瞬變電磁法和直 流電法。瞬變電磁法儀器國外進口儀器主要用進品產(chǎn)品是加拿大Geonics公司的PR0TEM和 澳大利亞α-Geoinstruments公司的terraTEM瞬變電磁儀。瞬變電磁法對低阻體敏感, 探查準(zhǔn)確率高,但容易受礦井周圍復(fù)雜環(huán)境的干擾,且探查工作面范圍存在盲區(qū),因此其應(yīng) 用受到一定的限制。井下直流電法施工效率高、受周圍環(huán)境影響小,成圖形象、直觀,得到廣 大礦井水防治者青睞。
[0004] 常用的井下直流電法主要裝置有溫納裝置、Ξ極裝置、二極裝置、對稱四極裝置、 軸向偶極裝置等,W上裝置供電電極和測量電極都是在一條直線上,測量數(shù)據(jù)只是巷道頂、 底板巖層富水性,對于工作面內(nèi)巖層富水性無能為力。然而,近年來,隨著大采深、大跨度 工作面回采,工作面內(nèi)突水事件時有發(fā)生,尤其是采空區(qū)滯后出水,更沒有辦法探查突水點 水情變化情況。采空區(qū)滯后突水小則影響工作面回采,大則影響整個礦井安全,因此,設(shè)計 一種能夠監(jiān)測采動工作面底板水情變化裝置及方法,成為當(dāng)前礦井水防治的亟需解決的問 題。 陽0化]中國專利申請CN101603419A公開了一種采煤工作面順煤層透視的礦井直流電法 探測方法,其采用四極AB-MN的直流電法探測裝置方式,在測量過程中相對固定電極A、B, 在另一巷道移動測量電極M、N,在AB-MN最短距離處為中軸線的兩側(cè)呈扇形掃面測量了根 據(jù)電場的分布規(guī)律,使用地電成像方法計算出工作面內(nèi)部的視電阻率的分布規(guī)律,探測工 作面煤層內(nèi)部是否存在地質(zhì)構(gòu)造。該專利是利用工作面透視的原理探查工作面內(nèi)部隱伏構(gòu) 造的一種方法,該方法受外界影響大,干擾多,需大功率設(shè)備持續(xù)供電,安全問題存在隱患; 數(shù)據(jù)測量過程中只能在工作面采前進行,且數(shù)據(jù)采集工程量大,工作效率低;該方法是探查 工作面內(nèi)部隱伏構(gòu)造的,對于工作面滯后突水無能為力。而礦井Ξ維直流電法專利是借助 巷道空間,經(jīng)多次測量實現(xiàn)對工作面巖層富水性探查,該方法最大探查范圍位于工作面當(dāng) 前回采位置,對于采空區(qū)滯后突水無能無力。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種利用赤道偶極裝置對采場 底板水情動態(tài)監(jiān)測方法。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0008] 一種利用赤道偶極裝置對采場底板水情動態(tài)監(jiān)測方法,包括W下步驟:
[0009] 1)制作電纜;
[0010] 2)鋪設(shè)電極及電纜,工作面上布置的電纜、電極需埋在巷道底板一定深度下,要挖 設(shè)電纜溝,并在電纜溝內(nèi)打電極孔埋設(shè)電極,將電極插入電極孔內(nèi),并密封;
[0011] 電極和電纜埋設(shè)好W后,分別將電纜與電阻率主機,外接電源與電阻率主機連接 好,檢測各裝置連接情況完好后,方能進行測量;
[0012] 3)數(shù)據(jù)采集,赤道偶極裝置測量電極和測線相互垂直,即供電電極A和供電電極B 分別位于上、下巷道內(nèi),測量電極Μ和測量電極N分別位于上、下巷道內(nèi),供電電極A、B成軸 對稱關(guān)系,測量電極M、N也成軸對稱關(guān)系,對稱軸是工作面跨度即供電電極A、B連線的中 垂線;雖然一對供電電極A、B和一對測量電極M、N分居兩巷道中,但測量點位于工作面跨 度的中間位置;ii量時,供電電極A、B不動,測量電極M、N逐點向右同時移動,得到一條滾 動線;接著供電電極A、B,測量電極M、N同時向右移動一個電極,供電電極A、B不動,測量 電極M、N逐點向右同時移動,得到另一條滾動線;運樣不斷滾動測量下去,得到平行四邊形 斷面;該技術(shù)的電阻率測深工作是通過增加供電電極A、B與測量電極M、N之間的距離實現(xiàn) 的; 陽01引 4)數(shù)據(jù)處理,包括:
[0014] (1)突變點的剔除; 陽01引 似地形校正;
[0016] (3)數(shù)據(jù)的光滑平均處理;
[0017] (4)反演迭代地層真電阻率;
[0018] (5)繪制電阻率斷面圖;
[0019] W資料解釋
[0020] 根據(jù)繪制電阻率成果圖,利用現(xiàn)有的水文地質(zhì)及鉆孔資料,結(jié)合礦山壓力分布情 況,分析工作面某回采位置電阻率變化圖,圈定異常區(qū),對異常區(qū)做出合理的解釋,預(yù)測可 能突水點;通過對照不同開采位置異常區(qū)電阻變化圖,對異常區(qū)做進一步解釋;重點監(jiān)測 采空區(qū)范圍內(nèi)異常區(qū)的電阻率變化,尤其是突水點水情變化情況,并做出合理的解釋,豐富 和發(fā)展底板突水機理,為礦井水防治者決策提供依據(jù)。
[0021] 所述步驟1)的電纜制作需多忍抽頭電纜,各抽頭都需要有引腳,抽頭間距要大于 電極間距,防止巖層采動引起電纜長度變化,將電纜破壞;電纜除了插頭外,需要密封防水, 需要澄色聚胺脂材料保護套保護,保證電纜常年在潮濕環(huán)境下絕緣。
[0022] 所述步驟2)中的電纜溝和電極孔要求如下: 陽02引 電纜溝:尺寸:深300臟,寬200mm;挖設(shè)位置:上平巷的上幫底板,下平巷的下幫 底板,電極孔:28mm,深300mm;埋設(shè)要求:電極孔用炮泥塞滿,將電極插入電極孔,要將電極 與電纜連接線接頭處密封到炮泥中。
[0024] 所述步驟4)的突變點剔除,在數(shù)據(jù)采集過程中,由于某一電極接地不好,或受采 集現(xiàn)場干擾因素的影響,會出現(xiàn)一些數(shù)據(jù)突變點,為了不造成對解釋結(jié)果的影響,對數(shù)劇突 變點進行剔除;利用公式
巧每一行電阻率剖面數(shù)據(jù)進行處理,PW為數(shù)據(jù)采集 完沒有經(jīng)過任何處理的某行第i+1個電阻率值,P1為數(shù)據(jù)采集完沒有經(jīng)過任何處理的某行 第i個電阻率值,y值是W上兩電阻率比值,i為大于等于1的整數(shù),當(dāng)y值大于或等于α, 該點需要剔除;α是剔除控制參數(shù),α值越小,剔除點越多,α越大剔除點越少。數(shù)據(jù)經(jīng)過 剔除處理后,將數(shù)據(jù)保存好,再進行地形校正處理。
[00巧]所述步驟4)中的地形校正,根據(jù)靜電場理論,地形起伏會影響勘探結(jié)果;在凸地 形處實際電阻率Ps相對于數(shù)據(jù)采集電阻率Ρ?·偏小;在凹地形處實際電阻率Ps數(shù)據(jù)相 對于采集的電阻率P* ·偏大;為實現(xiàn)對地電模型的真實反映,當(dāng)凸地形處與水平面坡度為 β時,此時實際電阻率Ps=Pii.cosP;在凹地形處與水平地面為β時,此時實際Pg= P*/cos0,對實際數(shù)據(jù)進行了地形校正。P,是凹處或凸處真實電阻率;P胃?是經(jīng)過突變 點處理后的測量電阻率值,PW和P1與P? ·的區(qū)別:P? ·經(jīng)過剔除突變點處理,PW 和P1沒有經(jīng)過剔除突變點。
[00%] 所述步驟4)中的數(shù)據(jù)的光滑平均處理,在數(shù)據(jù)采集過程中,有時會受到一些隨機 噪聲的影響,為了消除運些隨機噪聲,采用廣義形態(tài)分量分析法(GMCA)對隨機噪聲進行對 采集數(shù)據(jù)的隨機噪聲進行處理;首先,將觀測到的一維電阻率數(shù)據(jù)信號,擴