淺談高分辨直流電法儀在井下防治水中的應(yīng)用

賈銀

摘 要：介紹了YD32（A）高分辨自流電法儀在井下應(yīng)用的各種手段，包括三極超前、三極測深，可以對掘進巷道前方、上方、側(cè)幫的老空積水、煤巖層飽和裂隙水、斷裂破碎帶導水和潛在突水點等進行探測，并對探測過程中的注意事項進行研究。

關(guān)鍵詞：三極超前;三極測深;防治水

1 原理以及特征

1.1 原理

礦井直流電法屬全空間電法勘測。它是以巖石的電性差異為基礎(chǔ)，在全空間條件下建場，使用全空間電場理論，處理和解釋有關(guān)礦井水文地質(zhì)問題。山于采用點源三極裝置進行井下數(shù)據(jù)采集工作，無窮遠電極對巷道內(nèi)測量電極的影響可以忽略小計，故其電場分布可以近似為點電源電場。山于供電電極位于巷道中，其電場呈全空間分布，可以用全空間電場理論對數(shù)據(jù)進行解釋。根據(jù)點電源場理論分析，點電源在均勻全空間的電力線呈射線發(fā)散，等點位而為以供電點為球心的球而，電位差則是以供電點為球心的同心球殼，球殼厚度應(yīng)為測量電極間距。目前，巷道掘進有許多是穿層進行的，該電法儀利用小同巖體導電性的差異，特別是賦水巖體導電性相對較強，視電阻率相對較低的特征來探測巷道前方或側(cè)方是否存在賦水巖體。

1.2 高分辨電法儀的特點

①利用巷道超前使用三極空間交匯探測法，可以預(yù)測巷道前方80米范圍內(nèi)存在的導含水構(gòu)造（斷層、陷落柱、裂隙破碎帶、老空巷道），提供前方80米范圍內(nèi)巖石的視電阻率變化信息;②可以肯定解釋非異常區(qū)不會存在突水或出水的危險，解釋的異常區(qū)不能肯定一定出水，但出水點必定為異常區(qū);③預(yù)測巷道必須有不小于100米的施工空間，不能判斷前方含水體的來源（巖層裂隙水、溶洞水等）。

2 應(yīng)用實例

2.1 三極超前

探測下料道工作面前方60m范圍內(nèi)是否存在賦水異常區(qū)。發(fā)射極A，人、人，均布設(shè)在巷道底板，間距4m，與工作而最近，距離為20m。接收極M，N，布設(shè)在巷道底板，間距4m，起始接收極M與人間距4m，M、N互相交替跑極，跑極間距4m，每跑極一次，儀器會顯示一組數(shù)據(jù)并自動保存。無窮遠電極設(shè)置在跑極前方，距探測地點的自線距離大于300m。在選擇好需要檢測的電極之后按“檢測”鍵開始檢測，正常為綠色顯示，異常則為紅色顯示。若有異常的發(fā)射電極，則要檢查電極是否接地良好，或在電極周圍澆水改善電極周圍接地條件，然后重新檢測，自至電極全部正?！，F(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過YD32（A）高分辨電法儀資料處理軟件進行處理，探測距離系數(shù)取0，75。物探結(jié)論為：在巷道工作而前約15m和52m存在兩個異常，即視電阻率相對較低處。經(jīng)過打鉆和結(jié)合實際情況，前方17m和55m有兩個斷層導水裂隙帶，這與物探結(jié)果吻合。

2.2 三極測深

探測下料道工作面附近頂板上部60m范圍內(nèi)是否存在賦水異常區(qū)。共測O1O2兩點，間距8m，布設(shè)在頂板。發(fā)射極A為雙電極，每4m跑極一次。接收電極M，N，相距8m，分別位于測點On前后各4m處，布設(shè)在頂板。無窮遠電極設(shè)置在跑極前方，距探測地點的自線距離大于300m。該方法在布置完現(xiàn)場后的檢測方法與三級超前的檢測方法一樣?，F(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過YD32（A）高分辨電法儀資料處理軟件進行處理，探測距離系數(shù)取0，75。物探結(jié)論為：在O1O2附近巷道頂板上方11m至23m有一片富水異常區(qū)。這與該處巷道頂板淋水情況相符。

3 井下電法儀應(yīng)用需注意的問題

3.1 發(fā)射電流幾乎為0

狀況一：地而浮渣太多，用工具清理出一個小坑后，使發(fā)射電極打在真正的頂?shù)装澹▊?cè)幫）上，保證電極接地良好;狀況二：未按儀器“復位”鍵，打開發(fā)射電路;狀況三：發(fā)射電流太大，儀器已過流保護，調(diào)試限流器內(nèi)的電阻大小。

3.2 發(fā)射電流小夠大（小于30m）

檢查發(fā)射電極是否接地良好，改善發(fā)射電極接地條件。接地干燥，接地電阻力在電極周圍澆水然后重新檢測。

3.3 供電電流始終發(fā)小出來

改善發(fā)射電極接地條件，調(diào)試限流電阻后仍然發(fā)小出電流，可能是無窮遠電極沒有打好，檢查無窮遠電極，重打電極。

3.4 井下接收數(shù)據(jù)小穩(wěn)定

狀況一：可能是接收電極M和N接地小好，這種情況下對應(yīng)M和N極加深加固，然后重新采集數(shù)據(jù);狀況二：也可能是山上干擾信號較強（如：電極車開動、巷道皮帶運轉(zhuǎn)、附近變壓器工作等帶來的電場十撇，這種情況下應(yīng)該避免此時測量或避開此地進行測量。

3.5 供電電流突然幾乎變?yōu)?

狀況一：供電電流過大引起過流保護，這時應(yīng)該在增大限流盒的電阻值，然后按復位鍵，再對相應(yīng)的參數(shù)進行設(shè)置，后進行數(shù)據(jù)采集;狀況二：無窮遠電極可能被人動改;狀況三：地面有水：發(fā)射電極應(yīng)打在比較潮濕的地方，有小水洼會影響發(fā)射電極的布置。但是應(yīng)注意小空地的流動水或者地面潮濕造成電極短路。

4 結(jié)束語

高分辨直流電法儀技術(shù)在煤礦井下的應(yīng)用是近幾年才發(fā)展起來的一項防治水的新的物探方法，隨著理論的完善和技術(shù)的改進以及經(jīng)驗的積累，它必將在礦井安全生產(chǎn)和提高經(jīng)濟效益中發(fā)揮巨大的作用。

參考文獻：

[1]王海.高分辨直流電法儀在井下防治水中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2012（33）：50.