赵虎---并行直流电法PPT

福州华虹智能科技开发有限公司地址：福州市铜盘大道89#软件园B区6号楼矿井并行电法探测系统目录目录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电法探测系统简介第三章矿井并行电法探测仪探测原理第四章矿井探测仪井下施工技术第五章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。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三、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、电化学活动性、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。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；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DirectCurrentelectricalmethod交流电法类仪器：代表产品：矿用瞬变电磁仪TransientElectromagneticMethod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矿井并行探测原理直流电法解释：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，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”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，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“吸引”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，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。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。s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＞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。1、电阻率法分类装置：IUKAMKMAMsAM2特点：将B、N极置于“无穷远”处接地。取AM中点为记录点。二极装置（AM）三极装置（AMN）：IUKMNANAMKMNAMNsAMN2特点：只将B极置于“无穷远”处接地，取MN中点为记录点。IUKMNANAMKMNABABsAB特点：AM=BN，取MN中点为记录点。对称四极装置（AMNB）：IUKBNBMANAMMNBNBMANAMKMNoooosoo''')(2偶极装置（ABMN）：特点：AB、MN为分开的偶极，取OO’中点为记录点。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）采集系统包括集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，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，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，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，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电法系统。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。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法第二章矿井并行探测原理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.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1、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）◆YDZ16PRO（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系统简介第三章矿井并行探测系统简介1、巷道掘进头超前探测矿井并行全空间探测仪3、工作面顶底板探测2、巷道顶、底板及侧帮探测二、矿井并行探测仪功能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。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回采工作面100m100m100m100m100m120m100m120m100m巷道侧帮横向测深巷道底板垂向测深采面内底板测深采面内顶板测深巷道顶板垂向测深掘进头超前探测预报顺槽1顺槽2全方位探测结构示意图第三章矿井并行探测系统简介3、工作面顶底板探测利用电透视法探查工作面及顶板上（100米）、底板下（100米）范围内含水异常地质体或矿化体的平面位置、垂向高（深）度等空间特性。4、工作面隐伏构造探测利用电透视法探查工作面及顶板上（100米）、底板下（100米）范围内含水异常地质体或矿化体的平面位置、垂向高（深）度等空间特性。第三章矿井并行探测系统简介第三章矿井并行探测系统简介示意图第三章矿井并行探测系统简介三、主要技术特点1、硬件技术特点2、软件技术特点第三章矿井并行探测系统简介1、硬件技术特点第三章矿井并行探测系统简介A、多功能集成能够实现井下水文物探中的超前探测、电测深及电透视等主要探测技术内容，实现了井下空间全方位探测。第三章矿井并行探测系统简介B、多脉冲时窗工作◆采用多脉冲发射、等频接收的工作方式，实现多层段数据采集，便于地质体异常的整体空间分析与解释。◆脉冲为500ms、1000ms、1500ms、2000ms等，脉冲间隔为20ms、50ms、100ms等，脉冲时长设置既远离工频干扰源，又避开井下强干扰背景，提高了微弱信号的识别和处理能力，根据不同脉冲及脉冲间隔，加大了采集数据的精度及数据量。省去了其他仪器的频率探测，大大提高了采集数据的精度及速度。第三章矿井并行探测系统简介C、互发互收，收发一体实现收、发一体，一机多能，可灵活组合使用，根据布置不同的测线采集不同的数据。既减轻劳动强度，又能提高工作效率。第三章矿井并行探测系统简介D、一次布线，多次采集、工作高效根据矿上地质人员较少，减少井下工作时间及劳动强度，仪器采用并行方式采集数据方式，一次布线，多次采集数据，同时完成电测深及超前探，大大简化流程。第三章矿井并行探测系统简介解释软件YDZ16PRO该软件主要用来对YTD16(A)矿井全空间探测系统所采集的数据进行——◆编辑◆处理◆解释◆成图涵括了井下水文物探中的测深、超前、透视等主要探测技术内容，实现了井下空间全空间探测。2、软件技术特点第三章矿井并行探测系统简介YDZ16PRO主要技术特点第三章矿井并行探测系统简介A、自动反演解释系统数据处理软件可进行三维电法数据反演，将能得到更小的计算误差，从而给出可靠的反演结果，更逼近实际地质条件。第三章矿井并行探测系统简介B、多功能集成软件功能强大，可以对超前、透视、