淺談高分辨直流電法儀在井下防治水中的應用

賈銀

摘 要：介紹了YD32（A）高分辨自流電法儀在井下應用的各種手段，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，在全空間條件下建場，使用全空間電場理論，處理和解釋有關礦井水文地質問題。山于采用點源三極裝置進行井下數據采集工作，無窮遠電極對巷道內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據進行解釋。根據點電源場理論分析，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，可以預測巷道前方80米范圍內存在的導含水構造（斷層、陷落柱、裂隙破碎帶、老空巷道），提供前方80米范圍內巖石的視電阻率變化信息;②可以肯定解釋非異常區不會存在突水或出水的危險，解釋的異常區不能肯定一定出水，但出水點必定為異常區;③預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 應用實例

2.1 三極超前

探測下料道工作面前方60m范圍內是否存在賦水異常區。發射極A，人、人，均布設在巷道底板，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，儀器會顯示一組數據并自動保存。無窮遠電極設置在跑極前方，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，自至電極全部正常。現場采集的數據經過YD32（A）高分辨電法儀資料處理軟件進行處理，探測距離系數取0，75。物探結論為：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。經過打鉆和結合實際情況，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范圍內是否存在賦水異常區。共測O1O2兩點，間距8m，布設在頂板。發射極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，布設在頂板。無窮遠電極設置在跑極前方，距探測地點的自線距離大于300m。該方法在布置完現場后的檢測方法與三級超前的檢測方法一樣。現場采集的數據經過YD32（A）高分辨電法儀資料處理軟件進行處理，探測距離系數取0，75。物探結論為：在O1O2附近巷道頂板上方11m至23m有一片富水異常區。這與該處巷道頂板淋水情況相符。

3 井下電法儀應用需注意的問題

3.1 發射電流幾乎為0

狀況一：地而浮渣太多，用工具清理出一個小坑后，使發射電極打在真正的頂底板（側幫）上，保證電極接地良好;狀況二：未按儀器“復位”鍵，打開發射電路;狀況三：發射電流太大，儀器已過流保護，調試限流器內的電阻大小。

3.2 發射電流小夠大（小于30m）

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

3.3 供電電流始終發小出來

改善發射電極接地條件，調試限流電阻后仍然發小出電流，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 井下接收數據小穩定

狀況一：可能是接收電極M和N接地小好，這種情況下對應M和N極加深加固，然后重新采集數據;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、附近變壓器工作等帶來的電場十撇，這種情況下應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為0

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

4 結束語

高分辨直流電法儀技術在煤礦井下的應用是近幾年才發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的改進以及經驗的積累，它必將在礦井安全生產和提高經濟效益中發揮巨大的作用。

參考文獻：

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