直流电法超前探测沙槽模拟实验.pdf

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1、第28卷第2期V0I_28，NO．2簿争2014年4月MINERALRES()URCESANDGEOlOGYApr．2014直流电法超前探测沙槽模拟实验①王夏杰，李杰，刘晓明，刘俊辰(1．桂林理3-．大学，广瑗桂林541001；2．安徽工业职业技术学院。安徽铜陵244000)摘要：直流电法超前探测是研究掘进工作面前方地层电性变化规律，预测掘进面前方舍、导水构造的分布和发育情况的一种井下电法探测新技术。本次超前探测实验是通过在沙坑中埋设已知的低阻体，在模拟巷道中布置电极的方式，采用网络并行电法勘测系统将前方已知的物体探测出采。因为资料

2、采集不受外界电流和其他环境的影响，探测结果较为理想，可以较为清楚的反应前方的异常体，验证其电法超前探测的可行性。关键词：直流电法；超前探测；沙槽实验中圈分类号：TD15文献标识码：A文章编号：1001—5663(2014)02—0249一O4在煤矿生产及建设中，特别是巷道掘进过程中，一个稳定单点电源电场(图1)，其余电极为测量电由于隔水层较薄或导、含水构造，常引起煤矿突水事极，测量每点电位。件，严重影响煤矿安全生产。若能提前探查清楚掘进AM法即可作传统二极装置视电阻率反演，又可头前方的水文地质异常情况，从而采取相应的疏水降进行三极视

3、电阻率反演，此处直流电法超前探测则采压措施，就能有效预防突水事故的发生。本次实验是用后者。可视相邻测量电极为传统电极的MN极。通过沙槽中模拟实验验证网络并行直流电法超前探通过A点供电后分别测定相邻两个测量电极M、N测的准确性，从而为指导煤矿预防突水透水事故提供技术支持。极1直流电法超前探测的基本原理直流电法超前探测是基于点电源的球壳理论，采用的是由安徽理工大学和江苏东华测试技术有限公U．司基于高密度电阻率法研制的网络并行电法勘探监测系统【1]，可以达到一次布极即可进行多装置多极距数据采集，通过求取视电阻率值来突出异常信息的特点，这种

4、技术应用于煤矿井下直流电法超前探测，在／／，＼预测采掘工作面前方的构造地质条件和水文地质条＼＼／一———————件中有较好的应用效果，此次网络并行电法超前探测采用的是AM法的装置布置方式。图1稳定半空间点电场电位分布图1．1稳定单点电源场超前探测基本原理Fig．1Potentialmapofpointelectricalfieldinstablesemi～space若在均匀的半空间介质中，负极B在无穷远处而A点供正电则A点可视为在半空间体系中建立的①收稿日期；2013—12—01作者简介：王夏杰(1988一)，男，山西运城人，硕士研

5、究生，研究方向：成矿规律与成矿预测。249的电势差并求两者数值之差，对应的视电阻率公式p首先以】#电极作为供电极A，其余2～32#电一4丌dMN·UMN／i(dMN：测量电极MN距离；UMN：测极作为测量电极MN，同时采集数据，可获得以1#量电极MN电势差)。则p视为球壳理论中厚度为电极作为供电极A‘的多极距三极装置视电阻率数d球壳的介质电阻率(图2)。据；后将2#电极作为供电电极A，其余1#和3～32探测前方异常体会对等势面产生影响并显示在#电极作为测量电极M，测得视电阻率数据以此类视电阻率值上，通过视电阻率达到对前方异常的判推通

6、过32个电极的分别供电获取视电阻率值，从而提高了对视电阻率测试的准确度。为提高数据的准定。确性，数据选取靠近迎头方向的3～4个作为供电电极的测试数据，和对应测量电极距d较小的数据进行视电阻率换算。2沙槽超前探测模拟实验本次超前探模型实验是通过在长、宽为8m×5．5m的沙槽中埋放低阻体(高12cm圆柱体)来探究其对探测信号的影响，通过采用网络并行电法勘探监测系统测量出模拟巷道前方视电阻率值，从而反演出该图2点电源场球壳理论示意图(张平松，2013)低阻体的位置，并验证其是否与真实情况一致，实验Fig．2Schematicdiagram

7、ofspherical装置的布设见图4。shelltheoryinpointsourcefield槽1．2AM法装置布置及采样方法AM法是分别将供电电极B(无穷远负极)和参考电极置于无穷远处。由于供电电极A、B两点距离南为无穷远，即可形成以A为单点供电的稳定点电场．B—N剖面A、M、N分别作为供电电极和测量电极在测线上移动。在网络并行电法仪中，每个智能电极都可以通过图4模拟实验装置图网络协议和A／D转换器完成供电电极和测量电极之Fig．4Settingdrawingofsimulationexperiment间的转换，并通过测量电极

8、采集自燃场、一次场、二次场电位，以及实现电流数据的自动采集[2]，其供电时在模拟巷道内测线上排列32个电极，电极距为问与电位之间的关系图见图3。2cm，B、N两极分别放置在沙槽距南北两端各】m和1．8m处作为无穷远极，将仪器接通后进行