矿用钻孔探水仪---物探新技术新装备

煤矿钻物探一体化超前探水 解决方案新技术介绍
煤矿钻物探一体化超前探水解决方案 新技术内容：
1、现有煤矿超前探水技术简述
2、钻孔激发极化超前探水技术
3、随钻电磁波全方位探水技术 4、钻孔雷达全方位探水技术 5、突水水源快速识别技术 6、随钻轨迹深度测量技术
7、钻孔电视成像技术
8、总结
煤矿现有探水技术介绍
煤矿现有探水技术介绍
矿井瞬变电磁法的缺点：
⑴ 测量信号弱：线圈互感、自感效应强，一次场影响严重。 ⑵ 人文设施影响较大：掘进机、巷道底板的铁轨、工字钢支护、锚杆 支护、运输皮带支架等各种金属设施，这些金属设施在井下瞬变电 磁法探测中能产生很强的瞬变电磁响应。 ⑶ 有盲区：瞬变电磁法关断时间的影响，与其它物探相比，无法探测 到更浅部的异常体，往往在浅部形成20米左右的盲区。 ⑷ 数据分析复杂：要有较好的电磁场理论和反演解释知识，对使用人 员要有较好的物探理论。
试验场地测线剖面布置图
模拟钻孔前方有含水地质体
模拟钻孔旁边有含水地质体
钻孔超前探水新技术
钻孔探水预报模拟试验：
模拟钻孔前方有水的探水预报效果图
钻孔超前探水新技术
钻孔探水预报模拟试验：
模拟钻孔旁边有水的探水预报效果图
钻孔超前探水新技术
煤矿钻孔探水预报效果：
钻孔超前探水新技术
煤矿钻孔探水预报效果：
煤矿随钻探水新技术 随钻电磁波全方位探水技术：
原理：采用一种随钻电磁波探测成像技术，在钻机钻头处探测仪发射接
收不同频率的电磁波信号并进行采集、处理和保存，钻孔钻完后将数据 传输至主机，主机可以自动计算各个频率的探测电磁波响应的视电阻率
值和相应频率的探测半径，并将所有不同频率对应的视电阻率值和相应
的探测半径生成钻孔周围不同半径围岩的视电阻率图谱，可以根据电阻 率图分析判定钻孔周围是否有含水体及地层一些物性参数。
探水预报方法。
现场工作示意图
钻孔超前探水新技术 主要技术特点：
1、巷道掘进钻孔探水专用： 专对巷道掘进钻孔的探水预报；其探水预报仪收、发一体，高度集 成，并配备专用测试探头及推进装置，不需变换测试装置；一个多小时 就能完成100多米深的钻孔探测；既减轻劳动强度、提高功效，并可探测 钻孔周围和孔底20至30米范围内地层的水文情况，实现钻孔全方位超前
专利证
煤来自百度文库证
防爆证
蓍作权证
矿山突水水源快速识别新技术
煤矿突水水源快速识别的作用：
突水时若能快速准确地确定出水水源， 可以及时采取有效的预防方法和补救措施， 能减少矿井的水害损失。
矿山突水水源快速识别新技术
YHS5矿用本安型水质分析仪
--国内最早一台矿用本安型突水水源判识仪
为什么要做成本安型水质分析仪：
地层的电阻率和激化率参数（俗称找水新方法），克服了现有大多数矿井
物探仅用单一电阻率参数的探测方式，而激化率参数又是探测评价含水地 层的主要特性；因此，为掘进探测含水地质体能提供更好的准确性，为指
导掘进钻孔探水提供更科学的决策。
3、自动分析解释预报： 探水预报仪现场测试时实时显示探测结果，自动分析成图并进行预报， 无需复杂的人工数据分析和处理阶段；因仪器专为钻孔全方位探水设计， 既专业，而操作又简单实用，系统有高度智能集成的数据处理软件，从而 能为一般地质探测人员快速给出可靠的分析预报资料。
它具有较高的分辨率和较大的探测范围。 钻孔围岩介质界面发生的
反射电磁波的振幅和波形变化取决于介质界面两侧介质介电常数的 差异，也就是反射系数的大小。 反射系数公式如下：
式中：R为反射系数，ε 1ε 2为反射界面两侧的相对介电常数。两 侧介质的介电常数差异越大，反射系数越大，则反射电磁波强度越 大。 一般围岩愁苦的介电常数为2~5，水的介电常数为80；因此， 雷达对水很敏感，可以很好地探测钻孔周围是否存在有害水体。
煤矿钻孔雷达全方位探水新技术
钻孔雷达全方位探水仪：
用途：探测钻孔周围半径0~20米内周围围岩是否存在
水害地质体。是钻孔中进行物探探测，相当于减小了 物探工作的深度，并且免除了巷道地形、地物、锚杆
锚网等干扰因素的影响，可以避免水害地质体近在咫
尺,而与钻孔失之交臂带来的风险。是解决煤矿掘进探 测水害问题的好方法和仪器。
煤矿现有探水技术介绍
3、超前钻孔探水
为了确保在掘进过程中的生产安全，在现行规定中，突出了钻孔超前探 测的重要性，一方面主要得益于超前钻孔的直观性；由于钻孔揭示的掘进 面前方的是点信息，因此，要根据水头高低、煤（岩）层厚度和硬度以及 安全措施等条件确定超前探水孔的布置和超前距离。
巷道钻探探放水钻孔布置示意图
探测钻杆 主 机 探测结果示意图
煤矿随钻探水新技术
随钻电磁波全方位探水仪：
用途：探测钻孔周围和钻孔底部半径0~30米内周围 围岩是否存在水害地质体。钻孔中进行物探探测， 相当于减小了物探工作的深度，并且免除了巷道地 形、地物、锚杆锚网等干扰因素的影响，探测范围 可达几十米甚至更远。可以避免水害地质体近在咫
煤矿现有探水技术介绍
2、矿井瞬变电磁法介绍：
发射框
发射接收线圈
煤矿现有探水技术介绍
瞬变电磁环境影响数据曲线图
从左图中分析表明：探测表面的高低
阻（也就是相对含水程度）对瞬变电 磁探测影响很大，也就是低阻表面对 瞬变效果很差，以至于不能使用。
从右图中分析表明： 探测表面的附近
若有铁质材料对瞬变电磁探测影响非常 大，探测信号基本上全是铁质材料引起 的变化，因此，瞬变探测时周围不能有 铁质材料。
探水功能；可大大减少钻孔探测数量，节省时间和成本，提高工作效益，
同时又提高煤矿井下巷道掘进隐伏水患的排除能力，确保巷道掘进的安 全。
钻孔超前探水新技术
2、多频点多参数测试： 采用多频点同时发射，等频点同时接收的探测工作方式，既避开井下 人文和自然的强干扰背景，提高微弱信号的识别和处理能力，同时又测试
1、电极法测量的参数（如：氧化还原电位、导电率、温度、 PH值等）在水的自然环境下测试结果准确。 2、碳酸根离子、亚硝酸根、亚铁离子等易发生氧化反应和 水化反应，使测试结果离开自然环境时间过长会造成测试结果不 准。 因此，本安型的仪器能到突水点的现场测试比在地面测试准 确，这样对判定突水水源的类型更准。 强大的矿井突水水源快速判别综合决策系统（方法和软件） 是YHS5矿用本安型水质分析仪的坚强后盾，它由中国矿业大学水 防治专家武强教授编写。
矿用钻孔雷达全方位探水技术：
1、非接触式雷达探测
2、准确探测有害地质体的距离
3、可以描述有害地质体的规模 4、克服人为因素（仪器自动采集，与人 员操作无关）
煤矿钻孔雷达全方位探水新技术 矿用钻孔雷达全方位探水技术：
钻孔雷达作为一种井中物探，它向地层发射高频电磁波，利用 电磁波在地层中的传播特性来获取地层信息，从而解释地下构造，
尺,而与钻孔失之交臂带来的风险。是解决煤矿掘
进探测水害问题的好方法和仪器。
煤矿随钻探水新技术 随钻电磁波全方位探水技术：
探测结果示意图 探测结果示意图
探测结果示意图
钻孔轨迹图
煤矿钻孔雷达全方位探水新技术 四、矿用钻孔雷达全方位探水技术
矿用钻孔雷达全方位探水技 术专利受理证书
煤矿钻孔雷达全方位探水新技术
量大小，在找水实践中发挥了越来越重要的作用，因此，利用
电阻率法和激发极化（IP）法找水已形成行内共识。
钟新淮、陈居和老师1987年写了一本书，书名 叫《找水新法－－激发极化法》
武汉长盛煤安科技有限公司
钻孔超前探水新技术
钻孔探水预报仪主机
电极和探头实物
钻孔超前探水新技术
钻孔超前探水预报原理： 矿用钻孔探水超前预报是利用掘进巷道的钻孔进行钻孔物探探测， 将测量探头从孔口慢慢推到孔底进行探测，就可以对钻孔周围和孔底 20~30米范围内进行探测预报，实现钻孔全方位超前探水功能，探测时 仪器自动利用电导率法和激发极化法同时进行，并得到多种参数的探测 数据，能将数据自动进行处理、分析和预报，可以对富水体及导水通道 等有害地质体进行精细有效的探测预报，是一种全新的矿井巷道超前
矿山突水水源快速识别新技术 水源类型判识原理：
矿井井下突（涌）水可能接受了诸如地下水、地表水、大气降水 或老空水等不同类型水源的补给。由于不同类型水源在其形成、径流 和排泄等过程中受到不同地质环境和人为因素等影响和圈闭，其水源 的水文地球化学背景特征、水温和水位（水压）各不相同。这些化学、 温度和压力的大量背景信息，可为井下突（涌）水的补给来源的判识 数学模型建立提供极其重要的基础数据库和水源样品库。根据矿井井 下突（涌）水点的水化学分析结果、水温和水压测定值，应用基于大 量实测数据所建立的判识数学模型和信息系统，即可快速准确地判识 出井下突（涌）水的补给来源。
钻孔超前探水新技术
物探找水新方法：
早在上世纪60年代，国外学者Victor Vacquier等提出了用 激电二次场衰减速度找水的思想。在该思想的启迪下，我国也
开展了有关研究，并将激电场的衰减速度具体化为半衰时、衰
减度、激化比等特征参数，这些参数不仅能较准确地找到各种 类型的地下水资源，而且可以在同一水文地质单元内预测涌水
利用透射光的强度来识别离子浓度的一种离子测试方法。水样中不同
离子与其对应的特殊化学药品进行物理化学反应后，可形成有色物质，影 响不同频谱的光的透射强度。
电极法：
利用水样中不同离子对通电电流的阻率不同而识别其密度大小的一种 水质测试方法。 滴定法： 根据指示剂的颜色变化指示滴定终点，然后目测标准溶液消耗体积， 计算分析结果。
可以准确探测水害地质体与钻孔之间的距离及规
模。
煤矿钻孔雷达全方位探水新技术
8°
孔1
10°
孔3
10°
孔2
某掌子面探测钻孔位置图
ZK1钻孔雷达测试成果图
煤矿钻孔雷达全方位探水新技术
ZK2钻孔雷达测试成果图
ZK3钻孔雷达测试成果图
矿山突水水源快速识别新技术
五、矿用本安型水质分析技术
--国内最早一台矿用本安型突水水源判识仪
矿山突水水源快速识别新技术
矿用本安 型突水水 源快速判 识仪.
煤矿突水 水源快速 判识工作 站.
把复杂的水 质化验操作 流程变成了 简单的试剂 点滴.
YHS5矿用本安型水质分析仪主机
非化学专 业人士能 用好的水 质分析仪.
矿山突水水源快速识别新技术 水样测试原理：
本仪器采用三种类型的水质化验方法：光吸收法、电极法、滴定法。 光吸收法：
钻孔超前探水新技术
4、钻孔探水含水地质体的方位确定：
若某一钻孔超前探水时确定钻孔周围有水害地质体，可以再钻一到二 个钻孔进行钻孔超前探水，根据每一个钻孔超前探水资料就完全可以把水 害位置确定。
+21度钻孔探水资料
推断含水地质体的位置的成果图 －10度钻孔探水资料
钻孔超前探水新技术
钻孔探水预报模拟试验：
性质的差异，物探就是寻找这些物质的差异。
巷道物探探水干扰因素问题（1）
巷道的锚杆和锚网支护
巷道的钢槽和钢骨了架
巷道的机电设备和电缆
巷道掘进机
巷道物探探水干扰因素问题 （2）
巷道轨道、钢管及杂物
巷道支护和传输架
巷道积水
巷道排水设备和管道
煤矿现有探水技术介绍
1、矿井直流电法探水介绍：
直流电法井下超前探测工作方法示意图
一、煤矿超前探水现有技术
介 绍
煤矿现有探水技术介绍 目前煤矿超前探水方法：钻探、物探、化探 物探方法：对找水有效的方法只有电法探测。 目前用于煤矿找水的电法探测又分为： （1）直流电法， （2）瞬变电磁法。
电法勘探： 是利用岩石和矿石的物理性质，其物理性质主要有四种：
导电性、激电性、介电性、导磁性，不同岩石和矿石在这些
观测数据曲线图
超前探测成果图
煤矿现有探水技术介绍
直流电法的缺点：
⑴ 探测参数单一：只利用电阻率一个参数，排除多解性能力差。
⑵ 探测复杂：现场施工设计、数据观测及成果分析、解释复杂， 需物探专业人士才能使用好。
⑶ 环境干扰较大：巷道内掘进机、巷道底板的铁轨、工字钢支护、
锚杆支护、运输皮带支架等各种金属设施对观测结果影响较大。
钻孔超前探水新技术
二、钻孔激发极化超前探水技术
专利证
煤安证
防爆证
著作权证
钻孔超前探水新技术
钻孔超前探水技术：
利用钻孔进行物探探测工作，使用了围 岩介质的电阻率和激发率二个物理参数来评 价钻孔周围围岩的物理特性，又可以叫钻孔 激发极化超前探水技术，它是钻探与物探的
结合，属称钻孔物探范畴。
作 用：扩大钻孔探测的有效范围
钻孔超前探水新技术
煤矿钻孔探水预报效果：
煤矿随钻探水新技术 三、随钻电磁波全方位探水技术：
专利证
煤安证
防爆证
煤矿随钻探水新技术
随钻电磁波全方位探水技术解决下列问题：
1、非接触式的探测 2、克服塌孔因素（因塌孔而无法进行钻孔物探） 3、克服人为因素（仪器自动采集，与人员操作无关） 4、钻孔轨迹测量 在现有的钻机基础上,钻机无需改造就可以进行探测，克 服了目前钻孔探水仪因钻孔塌孔而不能探测的问题。 随钻探测是煤矿超前探测发展的未来！