三维并行电法在底板水探测中的应用

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇三维并行电法在底板水探测中的应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：直流电法对富水区反应明显。双巷三维底板探水为最新的电法技术，已在生产实际中成功应用。本次探测拟采用网络并行电法探测技术进行底板含导水性进行探测，为工作面底板水害防治提供地质依据。

关键词：三维并行电法 底板水 探测

0 引言

某工作面机巷，风巷长约320m，倾斜宽320m，为本次探测范围。所采煤层为A1煤层，煤厚多为2.0～2.8m。在一灰中布置灰岩疏放水巷道，距A1煤法向距离16～20m。工作面煤层底板16m以下赋存一灰至三灰岩地层，其中三灰地层厚度大，富水性可能较强，对工作面安全回采威胁较大。因此，对煤层底板灰岩地层的富水区分布范围必需查明，及时做好相关防治水工作。

1 三维并行电法的基本原理

网络并行电法系统由PC机、测量主机、电极阵列和电缆系统组成。目前所研制的仪器为集中式64道电极。传统的多道电成像采集系统在每个采样位置只有4个电极点在工作，2个电极供电，2个电极测量，其余电极闲置。网络并行电法系统每一电极都能自动采样。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，网络并行电法数据采集方式分为两种：AM法和ABM法。AM法观测系统所测量的电位场为点电源场。该装置与常规二极法类似，布置时采用2根无穷远线(∞)，1条作为供电电极B极，1条作为公共N极，提供参照标准电位。当测线任一电极供电时（A极），其余电极同时在采集电位（M极）。对AM法采集数据，可以进行二极、三极装置的高密度电法反演和高分辨地电阻率法反演。ABM法采集数据所反映的是双异性点电源电场情况，为一对电流电极AB供电，1根无穷远线作为公共N极，提供参照标准电位，整条测线的其他电极均采集电位值（M极），没有空闲电极存在。对ABM法采集的电位、电流值，可以进行对称4极、偶极装置和微分装置的高密度电法反演。

2 井下电法应用的物性条件

在煤系地层中，泥岩和砂岩视电阻率相对煤层较低。底板富水区通常与裂隙带、断层等构造发育情况相关，表现为相对低电阻率特征。在断层或裂隙带不含水的情况下，常有较高的电阻率值反映；在断层或裂隙带含水的情况下，通常为低电阻率值范围。对于不含水的断层，由煤岩变化所产生的低阻区通常仅现于煤层平面附近，垂向延伸小，而富水区通常在垂向上有较大的延伸，因此，用三维电阻率成像法可以较好地分析构造和富水区的分布情况。

通过多次实践和实验探测，对于断层延展情况，只有落差较大的断层（落差大于煤厚）才能产生较明显的电性差异，对于较小的断层效果不理想。

3 现场施工

3.1 主要仪器设备

直流电法探测仪器采用WBD-1型网络并行电法仪。

3.2 探测布置

在工作面回风巷、切眼和机巷施工网络并行电法测线，共施工电法测线2站。每站均采集二组AM法数据，数据一电流电压变化情况完全一致，电场稳定。电极电流均达20mA以上，采集数据合格率达100%。

4 探测结果

由于巷道很不规则，在相对平直的巷道中电极测线较短，不适宜于单巷三极电测深数据处理，只适合进行双巷三维电法数据处理。其程序为：对两站测线电极统一坐标，对电法原始数据解编，进行三维数据格式整理与拼接，将预处理后文件联合进行三维电阻率反演，采用均质模型反演，并对三维电阻率数据体进行水平切面成图。

双巷三维电阻率立体成像，反演采用均质模型，较好反映了底板岩层电性变化情况。探测深度为70m，电阻率变化范围为0～220Ω.m。通常，相对富水区电阻率阀值在40Ω.m以下（为浅蓝～深蓝色区域）。从本工作面反演结果来看，电阻率值大多数在50Ω.m以上，反映总体富水性较弱。根据相对电阻率值大小确定相对富水区，将120Ω.m以下范围（蓝绿色范围）作为相对低阻区，可能反映相对富水区范围。

根据双巷三维电法探测结果，共有4个电阻率值低值异常区，各异常区范围圈定以深度10米切片120Ω.m电阻率等值线为准，以品红色线圈定。

5 结论

根据双巷三维电法探测结果，本工作面底板电阻率值较高，目前，富水性总体较弱。实际探测共有4个电阻率值低值异常区，各低阻区情况如下：

①1#低阻区：位于风巷S4点附近，主要低阻范围在深度5～40m，走向影响约40m，倾斜方向长约40m，为相对较弱低阻反映，可能有一定富水性。

②2#低阻区：靠近切眼，主要低阻范围在深度5～50 m，走向影响约55m，倾斜方向长约25m，为相对较弱低阻区，可能有一定富水性。

③3#低阻区：靠近机巷一侧，主要低阻范围在深度

5～20m，走向影响约10m，倾斜方向长约30m，为相对较弱低阻区，可能有一定富水性。

④4#低阻区：靠近机巷一侧，主要低阻范围在深度

5～60m，走向影响约80m，倾斜方向长约80m，为相对较强低阻区，富水性较强。