直流電法儀培訓(xùn)技巧(新)

1、YDZ(A)直流電法儀培訓(xùn)直流電法儀培訓(xùn)物探儀器研究所主講人： 內(nèi)容提要：一 應(yīng)用概況二 用途三 勘探原理四 施工方法五 處理及解釋六 應(yīng)用實(shí)例一、應(yīng)用概況 中煤科工集團(tuán)西安研究院（原煤炭科學(xué)研究總院西安研究院）物探儀器所研發(fā)生產(chǎn)的直流電法儀現(xiàn)共有三種型號(hào)： YDZ(A)直流電法儀 YDZ(B)直流電法儀 YD32 (A)高分辨電法儀。 我院生產(chǎn)的電法儀在山東、山西、河南、河北、陜西、甘肅、內(nèi)蒙古、重慶、貴州、福建、遼寧、吉林、黑龍江等多個(gè)地區(qū)都有廣泛應(yīng)用，并取得了良好的效果。二、用途掘進(jìn)前方導(dǎo)水、含水構(gòu)造探測(cè)老窯采空區(qū)邊界及富水性探查巷道底板含水層、溶洞、斷裂破碎帶等富水構(gòu)造探測(cè)煤層頂板砂巖

2、局部富水區(qū)探查工作面內(nèi)隱伏含水構(gòu)造探查陷落柱邊界范圍探查儀器主要技術(shù)指標(biāo)本質(zhì)安全型重量4.5公斤體積312416cm3最大電壓90V最大電流70mA探測(cè)深度100米超前探測(cè)距離80米三、勘探原理地球物理勘探方法分類地震勘探電法勘探 天然電法 人工電法（直流電法 交流電法）3. 磁法勘探4. 重力勘探5. 放射性同位素測(cè)量6. 地?zé)釡y(cè)量巖體聲波探測(cè)1.等等直流電法勘探原理 直流電法勘探是以巖石的電性差異為基礎(chǔ)，電流通過布置在巷道內(nèi)的供電電極在巷道周圍巖層中建立起全空間穩(wěn)定電場(chǎng)。 電流流經(jīng)不同的巖層、礦體和地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，電流場(chǎng)將發(fā)生變化，我們研究這種電流場(chǎng)的變化規(guī)律，便可以確定地下不同礦體，不同地質(zhì)

3、構(gòu)造的形態(tài)和規(guī)模。礦井直流電法屬全空間電法勘探。利用目標(biāo)體電性參數(shù)的差異來分辨目標(biāo)體電阻率電阻率水體水體電阻率的主要影響因素1. 組成巖石的礦物成分2. 組成巖石的礦物顆粒的結(jié)構(gòu)狀態(tài)3. 濕度（含水量）4. 溫度ILS巖體不同物質(zhì)的電性差異（絕對(duì)電阻率）煤的電阻率 30-1000m海水的電阻率 0.2-1 m濕土壤的電阻率 1-10m泥巖的電阻率 10-100 m砂巖的電阻率 100-1000m灰?guī)r的電阻率 300-10000m砂礫的電阻率 600-10000m花崗巖的電阻率 -10000m銅的電阻率 0.0001m點(diǎn)電源BM NA等電位面電力線RIU4 I代表電流源場(chǎng)的大?。ˋ），U代表觀測(cè)

4、點(diǎn)測(cè)量電位的大?。╒），R代表電流源到觀測(cè)點(diǎn)之間的距離（m），代表均勻全空間的視電阻率（m）。 均勻全空間情況下，電位與距離成反比，與均勻空間的電阻率成正比。點(diǎn)電源在均勻全空間其電力線呈射線狀發(fā)散，點(diǎn)電源場(chǎng)的等電位面分布形態(tài)呈以電流源為球心的球面。 工作原理工作原理YDZ(A)型防爆數(shù)字直流電法儀（以下簡(jiǎn)稱電法儀）是井下電法勘探儀器，也可用于地面進(jìn)行電法探測(cè)地質(zhì)構(gòu)造。由9節(jié)1.8Ah鋰電池組成5.4 Ah 10.8V電池組，逆變電路，整流濾波電路，極性變換發(fā)射輸出，單片機(jī)控制電路，接收電路，顯示、存儲(chǔ)、通訊等電路組成。電法儀的各功能板如圖1所示，電池輸出的直流電壓經(jīng)逆變升壓電路產(chǎn)生70或100

5、V的高壓，經(jīng)整流濾波、極性變換輸出，通過AB供入大地；同時(shí)通過MN接收大地的感應(yīng)信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字后送給單板機(jī)存入存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)通過RS232串行通訊口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。直流電法儀鍵盤操作說明四、施工方法超前探測(cè) 三極超前探測(cè)測(cè)深施工 對(duì)稱四極測(cè)深 三極測(cè)深1超前探測(cè)井下施工方法超前探測(cè)采用點(diǎn)電源三極裝置進(jìn)行井下數(shù)據(jù)采集工作，即固定供電電極而移動(dòng)測(cè)量電極MN的三極裝置形式。超前探測(cè)井下施工裝置示意圖如下圖所示三極超前探測(cè)原理“球殼”理論AMNNMV掘 進(jìn) 巷 道堵頭NA1MA2三極超前交匯井下超前探測(cè)施工裝置示意圖超前探測(cè)井下施工，無窮遠(yuǎn)電極固定在距離掘進(jìn)頭（35）倍的勘

6、探距離外， 在巷道掘進(jìn)頭附近以一定間距布置供電電極A1、A2、A3，各供電電極間距為4m，測(cè)量電極MN在巷道內(nèi)按鍵頭所示的方向以一定的間隔4m移動(dòng)，每移動(dòng)一次測(cè)量電極MN，測(cè)量一次A1、A2、A3所對(duì)應(yīng)的視電阻率值。依次移動(dòng)MN電極直到測(cè)量完所有測(cè)點(diǎn)。設(shè)置 TT=3 MS=1 Zro=0第1測(cè)點(diǎn)A1電極供電：樁號(hào)1， MN/2=2, AB/2=14A2電極供電：樁號(hào)2， MN/2=2, AB/2=10 A3電極供電：樁號(hào)3， MN/2=2, AB/2=62對(duì)稱四極電測(cè)深法施工方法對(duì)稱四極電測(cè)深法可測(cè)量底板、頂板和測(cè)幫的含水、導(dǎo)水構(gòu)造。借助改變供電電極距大小，研究測(cè)點(diǎn)下深度方向上的視電阻率的變化

7、，從而解決垂直方向上的地質(zhì)構(gòu)造問題的一種電阻率方法。供電電極AB和測(cè)量電極MN的排列如圖所示井下對(duì)稱四極施工裝置示意圖 A M O N B一般MN/2與 AB/2的比例為1：4，既每次MN/2移1米 、 AB/2移4米。設(shè)置 TT=3 MS=0 Zmn=1 Zab=4 樁號(hào)1， MN/2=1, AB/2=4按發(fā)射測(cè)量數(shù)據(jù)，然后再跑極按發(fā)射，依次測(cè)量當(dāng)?shù)谝粋€(gè)樁號(hào)測(cè)點(diǎn)測(cè)量完后，再依同樣方法測(cè)量第二個(gè)樁號(hào)依次進(jìn)行3三極電測(cè)深法施工方法在實(shí)際工作中，對(duì)稱四極裝置經(jīng)常會(huì)受到巷道空間的限制而無法加大極距的情況，這時(shí)可采用三極測(cè)深法。三極測(cè)深法也是通過加大供電電極極距來達(dá)到測(cè)深的目的。ANMB無窮遠(yuǎn)供電電極

8、為，測(cè)量電極為，且中點(diǎn)為。電極放置在巷道迎頭，電極放置在無窮遠(yuǎn)處（一般），使其產(chǎn)生的電場(chǎng)影響可以忽略，供電裝置可看作單點(diǎn)供電。如下圖：井下環(huán)境當(dāng)中，由地面點(diǎn)電源可以推得在巷道條件下，單點(diǎn)供電情況下，如下圖，極電場(chǎng)可近似為一個(gè)球體，如下圖：YZXNMA(+I)巷道 相對(duì)于對(duì)稱四極法三極測(cè)深法具有一下特點(diǎn)： （1）工作中只需要移動(dòng)近測(cè)點(diǎn)的供電電極即極，單向布置電極，受空間影響最小，測(cè)線端的測(cè)量“盲區(qū)”最短。 （2）三極測(cè)深是非對(duì)稱裝置，它對(duì)地下地電異常體的電性響應(yīng)最強(qiáng)，其異常分辨率比對(duì)稱裝置高，又可通過加大電極距密度，提高勘探分辨能力。 （3）測(cè)量可采用固定方式，這樣既可見效不均勻體的干擾，又能提

9、高勘探精度。 （4）由于是單點(diǎn)供電，所以測(cè)量信號(hào)較弱，所以供電電流比對(duì)稱四極裝置要大?？梢愿鶕?jù)巷道條件選擇合適的測(cè)深裝置。施工注意事項(xiàng)一 發(fā)射時(shí)電流過大（大于70mA）儀器發(fā)射后顯示“error！”需接限流盒。二 發(fā)射電流不夠大（小于30mA）解決：檢查發(fā)射電極是否接地良好，改善發(fā)射電極接地條件（重新布置電極）狀況一 接地太干燥（接地電阻太大）在電極周圍澆水（食鹽水）然后重新檢測(cè)。狀況二 地面大顆粒碎渣太多，清理后使發(fā)射電極打在真正的底板（側(cè)幫）上。三 井下接收數(shù)據(jù)不穩(wěn)定：狀況一 接收電極M和N接地不好，這種情況下應(yīng)對(duì)M和N極加深加固，然后重新采集數(shù)據(jù)狀況二 由于干擾信號(hào)較強(qiáng)（如：電機(jī)車開動(dòng)、

10、巷道皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)、附近變壓器工作等帶來的電場(chǎng)干擾），這種情況下應(yīng)該避免此時(shí)測(cè)量或避開此地進(jìn)行測(cè)量。四 地面大面積積水或有流水解決：發(fā)射電極應(yīng)打在比較潮濕的地方,有小水洼不影響發(fā)射電極的布置。但是應(yīng)千萬注意電極不能被地面的水導(dǎo)通。發(fā)射電極導(dǎo)通會(huì)使發(fā)射電極沒有距離差別，接收電極導(dǎo)通會(huì)使測(cè)量電壓值偏小。五 發(fā)射電流突然幾乎變?yōu)?狀況一 供電電流過大引起過流保護(hù)，這時(shí)應(yīng)該在增大限流盒的電阻值，然后按復(fù)位鍵，再對(duì)相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。狀況二 無窮遠(yuǎn)電極可能被人拿走，或無窮遠(yuǎn)線斷開。 數(shù)據(jù)傳輸格式轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)編輯成圖成果分析 詳細(xì)內(nèi)容見培訓(xùn)教材直流電法儀井下數(shù)據(jù)資料處理 礦井直流電法屬全空間電法勘探

11、。它以巖石的電性差異為基礎(chǔ)，在全空間條件下建場(chǎng)，使用全空間電場(chǎng)理論，處理和解釋有關(guān)礦井水文地質(zhì)問題。數(shù)據(jù)資料處理工作分為三大步驟:1)先對(duì)探測(cè)所采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯和整理，剔除錯(cuò)誤和多余的數(shù)據(jù)。2)根據(jù)測(cè)量方法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，形成繪圖數(shù)據(jù)文件。3)用繪圖處理軟件進(jìn)行處理，形成探測(cè)成果圖。然后判斷分析異常的大小和性質(zhì)，最后結(jié)合已知地質(zhì)資料，把電法探測(cè)出的異常轉(zhuǎn)化為地質(zhì)異常。資料解釋原則1)成果剖面采用的是視電阻率梯度比值處理結(jié)果，數(shù)值的高低反映的是相對(duì)電性變化情況，不代表地層介質(zhì)的真實(shí)電阻率。2)含水導(dǎo)水構(gòu)造異常在成果剖面上呈現(xiàn)“低阻”反映，包括前方斷層導(dǎo)水、陷落柱、老空積水區(qū)、地層裂隙水

12、等，空洞、干燥破碎帶呈現(xiàn)“高阻”反映。3)成果剖面上“低阻”數(shù)值的高低預(yù)示了前方介質(zhì)含水性的強(qiáng)弱，但這種關(guān)系并不是絕對(duì)的比例關(guān)系，而是與整個(gè)工作區(qū)域的背景值有關(guān)。4)直流電法超前探測(cè)成果對(duì)前方界面的變化反映明顯，但當(dāng)異常的規(guī)模較大時(shí)，成果剖面可能只反映進(jìn)入異常體位置和穿出異常體位置。5)采集數(shù)據(jù)中某一個(gè)因采集工作原因而產(chǎn)生的“假值”就會(huì)在成果剖面上產(chǎn)生一個(gè)或幾個(gè)“假”異常，所以數(shù)據(jù)的采集應(yīng)認(rèn)真可靠。六、應(yīng)用實(shí)例 在鶴壁十礦575主巷南段進(jìn)行的堵頭超前探測(cè)，采用了三級(jí)空間交匯探測(cè)法，測(cè)量供電電極a1、a2、a3間距4m，a1距迎頭30m，接收電極MN間距為4米，異常在、m.成果分析：1、采用三極測(cè)深的方法對(duì)底板進(jìn)行了探測(cè)，共探測(cè)3個(gè)點(diǎn)，間距為8m。接收電極間距為8m，發(fā)射電 極A每次移動(dòng)4m，總共測(cè)深50m；圖2為探測(cè)成果圖。 2、從成果圖來看，在探測(cè)區(qū)段內(nèi)存在1處視電阻率低阻異常區(qū)，低阻異常區(qū)段位于深部25-30m附近，命名為1號(hào)異常。 3、以上1