赵虎---并行直流电法PPT

3、井下电法仪器
直流电法类仪器 ： 代表产品：矿井并行直流电法探测仪 矿井并行直流电法探测仪 Direct Current electrical method 交流电法类仪器： 代表产品：矿用瞬变电磁仪 Transient Electromagnetic Method 二者都对地质体中赋水情况敏感，同时在探测构 造方面各有优劣。
第二章
矿井并行探测原理
第三章
矿井并行探测原理
第三章
矿井并行探测系统简介
第三章
矿井并行直流电法探测系统简介
第三章
矿井并行探测系统简介
1、YDZ16(A)矿用并行直流电法仪 YDZ16(A)矿用并行直流电法仪
YDZ16(A) )矿井探测仪是在矿井下含瓦斯、粉尘等爆 炸危险的环境中安全使用的多功能矿井物探综合勘探系统。 系统主要包括： ◆ YDZ16(A)矿井全空间探测仪（硬件部分 硬件部分） 硬件部分 软件部分） ◆ YDZ16PRO（软件部分 软件部分 它的设计主要是为探测隐伏矿体和矿井下断层、岩层 裂隙带、陷落柱、煤矿采空区、煤层变薄带、烧变岩等含 水异常地质体。
第三章
矿井并行探测原理
岩层的视电阻率特征
我们从电性特征上分析地层，其视电阻率大小一般规律为： 灰岩>煤层＞砂岩＞ 灰岩>煤层＞砂岩＞泥岩 即泥岩、砂岩、煤层与灰岩的导电性差异明显。由于煤系地层 的沉积序列比较清晰，在原生地层状态下，导电性特征在纵向上有 其固定的变化规律，而在横向上比较均一。当存在构造破碎带时， 如果构造内不含水，则其导电性较差，使局部电阻率值增高；如果 构造含水，因其导电性好，相当于存在局部低电阻率值异常体。总 之，一旦存在断层、裂隙等地质构造，无论其含水与否，都将打破 地层电性在纵向和横向上的分布规律。
0m
100 m
采面内顶板测深
1 00m
回采工作面
1 20m
100m
巷道顶板垂向测深 掘进头超前探测预报 顺槽2
10 0m
采面内底板测深
1 00m
特点：只将 极置于 无穷远”处接地， 极置于“ 中点为记录点。 特点：只将B极置于“无穷远”处接地，取MN中点为记录点。 中点为记录点
AM ⋅ AN K AMN = 2π ⋅ MN ∆ U MN ρ s = K AMN I
对称四极装置 （AMNB）： ）：
特点： 中点为记录点。 特点：AM=BN，取MN中点为记录点。 ， 中点为记录点
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矿井并行电法探测系统 目录
目
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章
录
地球物理勘探方法及物探仪器种类 矿井并行电法探测系统简介 矿井并行电法探测仪探测原理 矿井探测仪井下施工技术 YTD16(A)仪器使用说明 YTD16(A)仪器使用说明
第一章 地球物理勘探方法及物探仪器种类
一、依据研究对象的不同划分为
煤田地球物理勘探 金属地球物理勘探 石油地球物理勘探 水文地质地球物理勘探 工程地质地球物理勘探
第一章 地球物理勘探方法及物探仪器种类
二、依据工作空间的不同分为
井下物探 地面物探 航空物探 海洋物探……
第一章 地球物理勘探方法及物探仪器种类
第二章
矿井并行探测原理
第二章 矿井直流电法探测系统简介
第二章 直流电法解释： 直流电法解释：
矿井并行探测原理
人工场源直流电法又称电阻率法： 人工场源直流电法又称电阻率法：顾名思义就是电源一直供 方向和时间不作周期性变化的电流，其基本原理： 电，方向和时间不作周期性变化的电流，其基本原理：用人工方 法将电流通入地下，建立人工电场， 法将电流通入地下，建立人工电场，如果地下存在导电性不同的 岩层和矿体，它们就会影响电场的分布，良导体对电流有“吸引” 岩层和矿体，它们就会影响电场的分布，良导体对电流有“吸引” 作用，导电性差的则对电流有“排斥”作用。因此， 作用，导电性差的则对电流有“排斥”作用。因此，当地下存在 导电性差的地质体时，由于它对电流的“排斥”作用， 导电性差的地质体时，由于它对电流的“排斥”作用，使电流远 离它本身而流过；而当地下存在有良导体时，它将对电流有“ 离它本身而流过；而当地下存在有良导体时，它将对电流有“吸 作用，使大部分电流通过其本身。这样， 引”作用，使大部分电流通过其本身。这样，在地表观测到的电 场将发生畸变，通过对畸变电场的分析， 场将发生畸变，通过对畸变电场的分析，判断地下不同导电性地 质体的赋存状态，这就是电阻率法的基本原理。 质体的赋存状态，这就是电阻率法的基本原理。
第二章
矿井并行探测原理
并行直流电法采集数据及方式
并行电法仪采用智能电极，各电极通过网络协议与主机保持实时联 系，在接受供电状态命令时电极采样部分断开，让电极处于供电状 态(即供电电极A或B)，否则一直处于在电压采样状态(即测量电极 M)，并通过通讯线实时地将测量数据送回主机。通过供电与测量的 时序关系对自然场、一次场、二次场电压数据及电流数据自动采样， 采样过程没有空闲电极出现。所采集的数据可进行自然电位、视电 阻率和激发极化参数等数据处理。根据电极观测装置的不同，并行 电法数据采集方式分为两种：AM法和ABM法
第三章
矿井并行探测系统简介
探测示意图
第三章
矿井并行探测系统简介
2、巷道顶、底板及侧帮探测 巷道顶、
利用电测深技术，探测巷道顶板上（100米 范围内）、底板下（100米范围内）及巷道两边 侧帮100米范围内的含水异常地质体的位置及赋 水性强弱。
第三章
矿井并行探测系统简介
示意图
100 m
10
顺槽1
第三章
矿井并行探测原理
岩层1 岩层2 岩层3
局部异常体
第三章
矿井并行探测原理
二、视电阻率的概念
在勘探体积所涉及的范围内，当供电电流在地下经过包 含不同电阻率的几种岩层时，所测得的电阻率就不是某一岩层 的真电阻率值，而是各岩层、地质体电阻率的综合结果。这个 综合影响值就称为视电阻率，用ρ s 表示（欧姆米）。 决定视电阻率大小的因素有:①各岩层地质体的真电阻率 ；②地下不同电性体实际分布状况（各电性体的厚度、大小和 形状、埋藏的深浅）；③供电电极和测量电极的相互位置以及 与不均匀电性层的相对位置。
第二章
矿井并行探测原理
YTD16(A)矿井并行探测仪就是依据上述原理，通过 在巷道中布置16个供电/接收电极A、无穷远电极WB及对 比电极WN，产生稳定的人工电场，利用测量电极M随着 离供电电极的距离测量该电场的变化规律，求取岩层视 电阻率，绘制视电阻率曲线或剖面图，从而达到了解巷 道周围岩层中的导水和含水构造的目的。
第二章
矿井并行探测原理
并行电法的创新
该仪器不在像常规电法仪器一样，实验时布置32或64个电 极，而采集一次数据只使用4个电极，并行电法测突破了这个缺 点，一次布置电极，每次探测时，除去供电电极外，其他电极作 为测量电极或对比电极，即每次探测所有的电极都进行使用，大 大加强了电极的使用效率，增加了探测数据；同时我们使用的探 测方法为点电源法探测，固定了测量极N极简化操作，都使用同 一对比电极N，极大的降低了外界干扰.
AM ⋅ AN K AB = π ⋅ MN ∆U MN AB ρ s = K AB I
偶极装置 （ABMN）： ）：
特点： 、 为分开的偶极， 中点为记录点。 特点：AB、MN为分开的偶极，取OO’中点为记录点。 为分开的偶极 中点为记录点
AM ⋅ AN ⋅ BM ⋅ BN K oo ' = 2π ⋅ MN ⋅ ( AM ⋅ AN − BM ⋅ BN ) ∆U MN oo ' ρ s = K oo ' I
第一章 地球物理勘探方法及物探仪器种类
2、电法勘探分类
研究直流电场的，统称为直流电法类，如： 电阻率法、自然电场法和直流激发极化法等； 电阻率法 研究交变电磁场的，统称为交流电法类，如 ： 瞬变电磁法、交流激发极化法、电磁法、大地 电磁场法、无线电波透视法和微波法等。
第一章 地球物理勘探方法及物探仪器种类
第一章 地球物理勘探方法及物探仪器种类
第一章
地球物理勘探方法及物探仪器种类
第一章 地球物理勘探方法及物探仪器种类
地球物理勘探
地球物理勘探是应用物理学原理勘查地下矿产﹑研究地 质体的一种方法和理论，简称物探。它是以各种介质的电性、 密度、磁性、弹性、放射性等物理性质的差异为研究基础， 用不同的物理方法和物探仪器，探测天然的或人工的地球物 理场的变化，通过分析、研究所获得的物探资料，推断、解 释地质体和矿产分布情况。
2、影响电阻率的因素 （1） 岩石电阻率与矿物成分的关系 （2） 岩石电阻率与其含水性的关系 （3）岩石电阻率与层理的关系 （4）岩石电阻率与温度的关系 （5）岩石电阻率与压力的关系
3、并行直流电法原理介绍 传统的多道电成像（高密度电法） 传统的多道电成像（高密度电法）采集系统包括集 中式和分布式电法仪， 中式和分布式电法仪，在每个采样位置只有四个电极点 在工作, 两个电极供电, 两个电极测量， 在工作, 两个电极供电, 两个电极测量，实际采集数据 过程为串行数据采集。而布置的多余电极都起不到利用， 过程为串行数据采集。而布置的多余电极都起不到利用， 这样的采集方式在井下有限的操作时间内， 这样的采集方式在井下有限的操作时间内，大大的浪费 了电极的使用率，为了增加其余闲置电极的使用效率， 了电极的使用率，为了增加其余闲置电极的使用效率， 同时增加探测时数据量，而研发了并行探测系统， 同时增加探测时数据量，而研发了并行探测系统，即一 次布线，所有电极均参与到数据的采集中， 次布线，所有电极均参与到数据的采集中，大大提高电 极的使用率，同时采集多个电位数据的电法系统为并行 极的使用率， 电法系统。 电法系统。
第三章
矿井并行探测系统简介
Hale Waihona Puke Baidu
二、矿井并行探测仪功能
矿井并行全空间 探测仪
1、巷道 掘进头 超前探测
2、巷道 顶、底 板及侧 帮探测
3、工作 面顶底 板探测
4、工作 面内隐伏 构造
第三章
矿井并行探测系统简介
1、巷道掘进头超前探测
探测巷道掘进头前方（或前侧方）100米 范围内的断层、陷落柱、含水裂隙等局部异常 地质体的位置及赋水性强弱。减少钻探工作量 ，提高巷道掘进效率，避免发生突水事故，确 保巷道掘进安全。
三、依据物性参数分类（常用） 依据物性参数分类（常用）
电法勘探 重力勘探 磁法勘探 地震勘探 放射性勘探
第一章 地球物理勘探方法及物探仪器种类
1、电法勘探原理
是根据岩石和矿石电学性质（如导电性 导电性、电化 导电性 学活动性、电磁感应特性和介电性）差异来研究地 质体赋存状况的一种地球物理勘探方法。 它是通过特定仪器观测、分析人工或天然电场 的分布特征，以达到探测地质体的目的。
物探仪器目前所能解决矿上构造问题 ■煤巷掘进工作面前方小构造超前探测。如断层、裂隙带等
■揭石门安全厚度探测 ■含水、含瓦斯构造安全厚度检测 ■下组煤深度、厚度变化 ■巷道底板隔水层厚度 ■巷道侧翼断层跟踪 ■巷道侧翼隐伏构造的探测 ■工作面内隐伏构造、不连续地质体的探测 ■ 不含水老空巷道、不含水采空区探测
第一章 地球物理勘探方法及物探仪器种类
矿井物探仪器的使用意义
1满足水害隐患预测、预报的需要 2满足对矿井隐伏的地质构造体探测的需要 3满足对掘进迎头前方0－100m范围内岩性、煤层变化提前预 知、预判的需要。 4满足对回采工作面顶板、底板透视的需要。 5满足提高工作效率，减轻劳动强度，加快掘进进度的需要 6满足丰富探测手段的需要
1、电阻率法分类装置： 电阻率法分类装置： 二极装置（ 二极装置（AM） ）
特点： 极置于“ 中点为记录点。 特点：将B、N极置于“无穷远”处接地。取AM中点为记录点。 、 极置于 无穷远”处接地。 中点为记录点
K
AM
= 2 π ⋅ AM U
AM M
ρs = K
I
三极装置（ 三极装置（AMN）： ）：
第一章 地球物理勘探方法及物探仪器种类
物探仪器目前所能解决矿上水害问题
■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ 导水断层探测 导水陷落柱探测 寻找出水水源探测 老空巷道积水探测 巷道淋水探测 防水保护煤柱安全性探测（其中是否局部赋水） 防水注浆加固、堵漏效果的检测与评价探测
第一章 地球物理勘探方法及物探仪器种类