一种直流探测巷道掘进面前方岩性分界面的识别方法技术

本发明专利技术公开一种直流探测巷道掘进面前方岩性分界面的识别方法，该方法包括：步骤一，布设三极超前探测装置，步骤二，测量每个测点的供电电流和接收电位差，步骤三，分别计算三组测点中每个测点的球壳视电阻率，步骤四，分别绘制三组球壳电阻率曲线，步骤五，对三组球壳电阻率曲线进行干扰压制和数据叠加处理，步骤六：根据综合曲线进行岩性分界面的识别。本发明专利技术能根据掘进面前方球壳视电阻率曲线中球壳视电阻率数值划定低阻异常区进行岩性分界面识别。识别。识别。

【技术实现步骤摘要】
一种直流探测巷道掘进面前方岩性分界面的识别方法


[0001]本专利技术属于煤炭地球物理探勘
，涉及一种直流探测巷道岩性分界面的识别，具体涉及一种直流探测巷道掘进面前方岩性分界面的识别方法。

技术介绍

[0002]矿井直流电法是一种应用广泛的煤矿地球物理监测技术，在煤矿含水构造和瓦斯异常区监测中得到了较好应用，但在实际工作中存在以下问题，解释方法与工作条件有一定限制，采集的数据往往与数值计算的结果差异较大，视电阻率单一参数存在多解性，导致异常较多，造成煤矿多打钻；有时不能发现异常，甚至解释出错误的结果，没有进一步的处理措施；异常解释没有标准，不能确定异常的临界值，测量数据的中间处理步骤较复杂而且多余，易带来计算误差，如巷道空间影响的校正；人工判别容易漏掉异常，准确度较低，探测距离小等，因此，迫切需要一种能探测出低阻异常位置，预测掘进面前方岩性分界面的方法，特别是灾害性含导水构造的超前探测技术，以保障煤矿生产安全，还能提高掘进速度。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的缺陷和不足，本专利技术提供了一种直流探测巷道掘进面前方岩性分界面的识别方法，以解决目前现有的煤矿巷道掘进超前探方法不能准确解释低阻异常位置，不能预测掘进面前方岩性分界面的问题。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采取如下的技术方案：
[0005]一种直流探测巷道掘进面前方岩性分界面的识别方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一，在巷道内沿远离掘进工作面方向依次布设供电电极A、接收电极M和接收电极N，且供电电极A与接收电极M和N沿平行于巷道的同一直线布设；
[0007]步骤二，将供电电极A依次分别固定在点A1、点A2和点A3位置时，接收电极M和N重复执行以下动作：接收电极M和N均从其起始位置开始沿其所在直线向远离掘进工作面的方向交替移动，接收电极每移动一次，供电电极A发射电流一次，接收电极M和N测量电位差一次，同时该测量值对应一个测点，接收电极M和N重复交替移动完成后得到三组测点，该三组测点分别对应供电电极A在点A1、点A2和点A3位置，其中，点A1、A2和A3位于接收电极和掘进工作面之间且与接收电极M和N位于同一直线；
[0008]步骤三，分别计算三组测点中每个测点的球壳视电阻率：其中，ΔU为接收电极M和N之间的接收电位差，I为供电电极A的供电电流；L为供电电极A与测点的距离，MN为接收电极M和N间距，所述测点位于接收电极M和N中点；
[0009]步骤四，以供电电极A与测点的距离L为横坐标，以相应的球壳视电阻率ρ为纵坐标，绘制三组测点对应的三条球壳视电阻率曲线；
[0010]步骤五，对三组球壳电阻率曲线进行干扰压制和数据叠加处理，得到掘进面前方球壳视电阻率曲线；
[0011]步骤六：根据掘进面前方球壳视电阻率曲线中球壳视电阻率数值划定低阻异常区，低阻异常区影响范围即为不同岩性分界面范围。
[0012]本专利技术还包括如下技术特征：
[0013]可选地，所述步骤一中，供电电极A连接至直流电法仪的发射端接线柱，且发射端接线柱还连接有无穷远电极B；接收电极M和N连接至直流电法仪的接收端接线柱；所述供电电极A、接收电极M和接收电极N、无穷远电极B以及直流电法仪组成三极超前探测装置。
[0014]可选地，所述步骤一中，无穷远电极B与掘进工作面的距离大于3
‑
5倍的最大收发距离，最大收发距离为接收电极M沿远离掘进工作面能移动的最远位置点与供电电极A的距离。
[0015]可选地，所述步骤二中，接收电极M和N间距始终保持不变，接收电极M和N间距4m；点A1、A2和A3沿远离掘进工作面依次等间距布设，该间距为4m，点A1距离掘进工作面14m，点A3与接收电极M的初始位置距离4m。
[0016]可选地，所述步骤二中，供电电极A位于点A1时，接收电极交替移动得到的第一组测点为测点11、测点12
……
测点1i；，供电电极A位于点A2时，接收电极交替移动得到的第二组测点为测点21、测点22
……
测点2i；供电电极A位于点A3时，接收电极交替移动得到的第三组测点为测点31、测点32
……
测点3i。
[0017]可选地，所述步骤三中，第一组测点中每个测点的球壳视电阻率：
[0018][0019]第二组测点中每个测点的球壳视电阻率：
[0020][0021]第三组测点中每个测点的球壳视电阻率：
[0022][0023]上述各式中，ΔU为测点ji(j＝1、2或3)所对应的接收电极M和N之间的接收电位差，I为测点ji(j＝1、2或3)所对应的供电电极A的供电电流；L
1i
为供电电极A位于点A1时与测点1i的距离，L
2i
为供电电极A位于点A2时与测点2i的距离，L
3i
为供电电极A位于点A3时与测点3i的距离，MN为接收电极M和N间距。
[0024]可选地，所述步骤四中，以L
1i
为横坐标，以相应的ρ
1i
为纵坐标，绘制球壳视电阻率曲线1；以L
2i
为横坐标，以相应的ρ
2i
为纵坐标，绘制球壳视电阻率曲线2；以L
3i
为横坐标，以相应的ρ
3i
为纵坐标，绘制球壳视电阻率曲线3。
[0025]可选地，所述步骤五中对三组球壳电阻率曲线进行干扰压制和数据叠加处理，包括：
[0026]步骤5.1，干扰压制过程：以球壳视电阻率曲线1横坐标为基准，球壳视电阻率曲线2沿横坐标平移，平移距离为点A2到A1的距离，平移后球壳视电阻率曲线2第一个测点与球壳视电阻率曲线1第一个测点对齐；球壳视电阻率曲线3沿横坐标平移，平移距离为点A3到A1的距离，平移后球壳视电阻率曲线3第一个测点与球壳视电阻率曲线1第一个测点对齐；平移完成后，对三条曲线各测点的球壳视电阻率进行滤波处理，分别得到圆滑的球壳视电
阻率曲线1、曲线2和曲线3；
[0027]步骤5.2，数据叠加过程：将圆滑的球壳视电阻率曲线1、曲线2和曲线3沿横坐标平移，平移距离为点A1到MN中心的距离；平移完成后，曲线起始点位置为掘进工作面迎头位置；平移完成后，对三条曲线进行数据进行叠加处理，数据叠加处理即三条曲线数据横坐标不变的情况下，将三条曲线的球壳视电阻率数据相加，从而得到供电电极A位于点A1、A2和A3三个位置对应的叠加球壳视电阻率；
[0028]步骤5.3，以步骤5.2平移后测点到迎头位置的距离为横坐标，以迎头位置为起始点，以每个测点对应的叠加球壳视电阻率为纵坐标，绘制掘进面前方球壳视电阻率曲线。
[0029]可选地，所述步骤六中，将球壳视电阻率值在35Ω
·
m以下划分为低阻异常区，将视电阻率在35
‑
85Ω
·
m划分为正常岩层，将视电阻率值大于85Ω
·
m划分为高阻异常区，低阻异常本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流探测巷道掘进面前方岩性分界面的识别方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，在巷道内沿远离掘进工作面方向依次布设供电电极A、接收电极M和接收电极N，且供电电极A与接收电极M和N沿平行于巷道的同一直线布设；步骤二，将供电电极A依次分别固定在点A1、点A2和点A3位置时，接收电极M和N重复执行以下动作：接收电极M和N均从其起始位置开始沿其所在直线向远离掘进工作面的方向交替移动，接收电极每移动一次，供电电极A发射电流一次，接收电极M和N测量电位差一次，同时该测量值对应一个测点，接收电极M和N重复交替移动完成后得到三组测点，该三组测点分别对应供电电极A在点A1、点A2和点A3位置，其中，点A1、A2和A3位于接收电极和掘进工作面之间且与接收电极M和N位于同一直线；步骤三，分别计算三组测点中每个测点的球壳视电阻率：其中，ΔU为接收电极M和N之间的接收电位差，I为供电电极A的供电电流；L为供电电极A与测点的距离，MN为接收电极M和N间距，所述测点位于接收电极M和N中点；步骤四，以供电电极A与测点的距离L为横坐标，以相应的球壳视电阻率ρ为纵坐标，绘制三组测点对应的三条球壳视电阻率曲线；步骤五，对三组球壳电阻率曲线进行干扰压制和数据叠加处理，得到掘进面前方球壳视电阻率曲线；步骤六：根据掘进面前方球壳视电阻率曲线中球壳视电阻率数值划定低阻异常区，低阻异常区影响范围即为不同岩性分界面范围。2.如权利要求1所述的直流探测巷道掘进面前方岩性分界面的识别方法，其特征在于，所述步骤一中，供电电极A连接至直流电法仪的发射端接线柱，且发射端接线柱还连接有无穷远电极B；接收电极M和N连接至直流电法仪的接收端接线柱。3.如权利要求2所述的直流探测巷道掘进面前方岩性分界面的识别方法，其特征在于，所述步骤一中，无穷远电极B与掘进工作面的距离大于3
‑
5倍的最大收发距离，最大收发距离为接收电极M沿远离掘进工作面能移动的最远位置点与供电电极A的距离。4.如权利要求1所述的直流探测巷道掘进面前方岩性分界面的识别方法，其特征在于，所述步骤二中，接收电极M和N间距始终保持不变，接收电极M和N间距4m；点A1、A2和A3沿远离掘进工作面依次等间距布设，该间距为4m，点A1距离掘进工作面14m，点A3与接收电极M的初始位置距离4m。5.如权利要求4所述的直流探测巷道掘进面前方岩性分界面的识别方法，其特征在于，所述步骤二中，供电电极A位于点A1时，接收电极交替移动得到的第一组测点为测点11、测点12
……
测点1i；，供电电极A位于点A2时，接收电极交替移动得到的第二组测点为测点21、测点22
……
测点2i；供电电极A位于点A3时，接收电极交替移动得到的第三组测点为测点31、测点32
……
测点3i。6.如权利要求5所述的直流探测巷道掘进面前方岩性分界面的识别方法，其特征在于，所述步骤三中，第一组测点中每个测点的球壳视电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：王信文，张军，张典荣，王小波，张鹏，王鹏，姚伟华，侯彦威，
申请(专利权)人：中煤科工集团西安研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：