直流电法四极超前探测技术应用.pdf

2020年第1期（总第172期） ENERGY AND ENERGY CONSERVATION 2020年1月 实践运用 直流电法四极超前探测技术应用 宋丽超，周鹏，邢灿，房瑞鹏，王毅，万三凯，王文军 山西霍州煤电集团技术研究院，山西霍州031400 摘 要直流电法四极超前探测是在三极超前探测的基础上增设一个发射电极，接收电极距及井下跑极方式保持不变， 每次接收数据增加一组；将接收数据分离重组形成两组三极超前探测数据。对异常区进行对比划分，用两组数据进行对 比，保留共有异常，剔除单个异常，降低误判率。 关键词直流电法四极超前探测；分离重组；双图对比；相对异常 中图分类号P631.3 文献标识码A 文章编号2095-0802-202001-0170-02 Application of Direct Current Quadrupole Advance Detection Technology SONG Lichao , ZHOU Peng, XING Can, FANG Ruipeng, WANG Yi, WAN Sankai, WANG Wenjun Shanxi Huo zho u Co al Elect ricit y Gro up Techno lo gy Research Inst it ut e, Huo zho u 031400, Shanxi, China Abstract Direc t c u rren t qu ad ru po le ad van c e d et ec t io n is t o ad d a t ran smit t in g elec t ro d e o n t h e basis o f t ripo le ad van c e d et ec t io n . Th e rec eivin g elec t ro d e d ist an c e an d u n d ergro u n d elec t ro d es remain ed u n c h an ged , an d o n e gro u p o f rec eivin g d at a was ad d ed eac h t ime; t h e rec eivin g d at a was separat ed an d rec o mbin ed t o fo rm t wo gro u ps o f t ripo le ad van c e d et ec t io n d at a. Th e abn o rmal area was d ivid ed in t o t wo gro u ps o f d at a fo r c o mpariso n . Th e c o mmo n abn o rmal area was reserved , sin gle abn o rmal area was remo ved , an d misju d gmen t rat e was red u c ed . Key words d irec t c u rren t qu ad ru po le ad van c e d et ec t io n ; separat io n an d rec o mbin at io n ; d o u ble graph c o mpariso n ; relat ive an o maly 直流电法三极超前探测在实际应用中存在异常多 的问题，给资料解释带来较大困难。目前，只能靠人 为判断其真假，由于人为因素的增加及物探资料多解 性特点，错判的概率较大，甚至漏掉真实有威胁的异 常，造成重大突水事故。因此，建立一种能够快速 “去伪存真”的物探方法迫在眉睫。 1直流电法四极超前探测方式 直流电法三极超前探测技术已经得到了广泛的应 用，其使用“三点电源”法日。直流电法四极超前探 测是在三极超前探测的基础上增设一个发射电极，接 收电极距及井下跑极方式保持不变，每次接收数据增 加一组，如图1所示；将接收数据分离重组形成两组 三级超前探测数据。 JMN移动方向 N M A4 A3 A2 A1 律、 ------------------ I I I I I I 夭、 0 M、N.接收电极；A1、A2、A3、A4.供电电极；B.无穷远。 图1直流电法四极超前探测井下操作示意图 在四极超前探测过程中，当采集数据时，依次更 换供电电极、桩号以及AO值。桩号为电极编号，AO 为供电电极A到O点的距离，O为接收电极M、N的 中点。具体参数见表1。 收稿日期2019-11-11 第一作者简介宋丽超，1986年生，男，山西孝义人，2013年毕业 于山西大学物理化学专业，工程师。 表1数据采集参数表 点 号 桩 号 距 离 /m 点 号 桩 号 距 离 /m 点 号 桩 号 距 离 /m 点 号 桩 号 距 离 /m 点 号 桩 号 距 离 /m 1 114 7 138 13 162 19 186 25 1110 2102342582822106 363303543783102 4426450474498 2 46 8 430 14 454 20 478 26 4102 3103343583823106 2142382622862110 1181421661901114 3 122 9 146 15 170 21 194 27 1118 2182422662902114 3143383623863110 4104344584824106 4 414 10 438 16 462 22 486 28 4110 3183423663903114 2222462702942118 1261501741981122 5 130 11 154 17 178 23 1102 29 1126 2262502742982122 3223463703943118 4184424664904114 6 422 12 446 18 470 24 494 30 4118 3263503743983122 23025427821022126 13415818211061130 2数据处理 成图处理将采集数据分为两部分进行处理，将 A1、A2、A3测量数据组成一组三极超前数据（T123）； 将A2、A3、A4提取组成另一组三极超前数据（T234）， 然后将T123、T234数据进行成图处理，对两次成果图 进行对比分析。 170- 2020年第1期宋丽超，等直流电法四极超前探测技术应用2020年1月 3探测结果对比分析 直流电法四极超前探测是以三极超前探测理论为 基础，引入二次异常验证对比原理。 双图对比及异常定性原则对T123、T234图进行 对比分析，确定是否存在相对异常。如果存在，贝9该 异常为真实异常；若无相对异常，则可以判断无明显 含水构造或其他异常。结合地质资料，基本可以将其 排除。资料解释中不论其异常幅值大小均可排除。 所谓“相对异常”，是指T123、T234两幅图中相 对应的、异常中心值（距离值）相差小于4 m的异常, 且T234图中的相对异常必须是对应或者超前的。如果 异常中心值相差等于4 m,则判定为巷道后路原因引 起，可大胆排除。图2为相对异常示意图。如图2所 示，异常1与异常A为相对异常，认定异常A是真实 异常；异常1与异常B为后路异常，认定异常B是假 异常区。 图2相对异常示意图 4案例分析 薛虎沟煤业2-105工作面地质构造简单。工作面 2煤层复采，受小窑采掘破坏影响较严重，破坏区杂 乱、无规律，且破坏区富水情况不明，因此急需查明 小窑破坏区的范围。本次应用直流电法四极超前探测 技术对2-1051巷进行探测，物探成果图如图3所示。 从图3中可以看出，T123与T234中的异常区位置 基本一致，可以断定两处异常真实存在。经实际揭露 证实，两处异常区均为小窑破坏巷道。 薛虎沟煤业2-1052巷四极超前探测成果图如图4 所示。 T123 单位m 单位m 异常1 异常2 图4薛虎沟煤业2-1052巷四极超前探测成果图 从图4中可以看出，T123与T234分别探测一处异 常区和两处异常区，在分析处理时，可以将T234中的 异常1去除，因为在T123中不存在对应的异常。经实 际揭露证实，两处异常区只有异常2是真实存在的，巷 道掘进至异常2时揭露一小煤窑巷道，且内有少量积水。 5结语 针对直流电法三极超前探测中异常多、误报率高 的问题，研究了直流电法四极超前探测，引入双图对 比原则，剔除直流电法三极超前探测中的假异常，提 高物探准确率。通过实验探测、理论分析和现场应用， 制定了最佳直流电法四极超前探测方案，为钻探提供 准确的异常区范围，保证开采工作面采掘安全，并为 其他矿井解决此问题提供支持。 参考文献 1 ]韩德品,李丹,程久龙，等超前探测灾害性含导水地质构造的 直流电法[J].煤炭学报,2010,35（4）635-639. [2 ]董健,翟培合，陈磊，等电法超前探技术探讨与应用[J ].科学 技术与工程,2012,12（16） 3944-3946. [3]刘青雯井下电法超前探测方法及其应用[J].煤田地质与勘 探,2001,29（5）60-62. （责任编辑刘晓芳）（责任编辑刘晓芳） （上接169页） 6结语 通过分析可知，赵庄井田采用立井斜井混合开采 的方式，主要有以下优势a）立井、斜井混合开采， 能够将胶带在斜井运输中的优势充分发挥出来，同时, 它也能够将副立井的通风、人员运输、相应辅助运输 等优势发挥出来。这种开采方式是实际工作与技术科 学相结合的产物，适用于自动化、大规模、集中化的 开采作业。b）大规模的矿井建设设计首先选用斜井、 立井混合开采作业方式，它改变了斜井过去制定的范 围。c）为了能够更好地将斜井、立井混合开采的优势 发挥出来，今后必须加大对斜井各方面技术的研究力 度，主要研究斜井作业速度，作业时穿过含水不稳定 工作面的技术。 参考文献 [1] 刘晟综采工作面瓦斯涌出预测及其突出危险性的研究[D].太 原太原理工大学,2013. [2] 王锁奎成庄矿下组煤配采规划与开采延深方案设计[J].煤 炭工程,2013,45（11）1-3. [3 ]魏引尚基于概率统计的通风巷道瓦斯积聚危险性分析研究D]. 西安西安科技大学,2004. [4]吴效良关于煤矿设计中若干问题的思考[J].煤矿设计,1989（6） 12-16. （责任编辑白洁）（责任编辑白洁） 171-