CN105388529A - 一种基于直流电探测的不明采空积水区探测方法 - Google Patents

Abstract

一种基于直流电探测的不明采空积水区探测方法，属于矿井探测领域。在掘进巷道内布置供电电极和测量仪器，供电电极均电性连接至测量仪器内置的控制器，分别依次选取第一供电电极和第六供电电极、第二供电电极和第七供电电极、第三供电电极和第八供电电极、第四供电电极和第九供电电极、第五供电电极和第十供电电极作为测量对象，测量并记录数据，汇总控制器记录的测量数据，计算电阻率并分析电阻率的变化和不明采空积水区分布情况。该方法探测的有效范围大、准确度高、使用灵活简便，测量人员劳动量小。

Description

一种基于直流电探测的不明采空积水区探测方法

技术领域

本发明属于矿井探测领域，特别涉及一种基于直流电探测的不明采空积水区探测方法。

背景技术

准确探测煤矿采空区水文地质条件对煤矿井安全开采具有极其重要的指导意义和实际应用价值。一些地区采空区强富水性严重威胁着煤矿的安全生产，为了及时查清采空区或工作面前方采空积水情况，保证煤矿安全生产，工程上通常使用直流电法技术探测采区积水、工作面矿井地质构造、煤层底板含水破碎带。但由于某些井工煤矿地层中的砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩、煤的电阻率变化较大，且金属干扰探测的效果，造成传统的直流电法探测精度不高，并且传统的直流电探测方法的探测有效范围较小，需要多次探测，劳动量较大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种基于直流电探测的不明采空积水区探测方法。该方法的具体步骤如下：

步骤1、在掘进巷道内布置供电电极和测量仪器，在掘进巷道内距离工作面若干米以内的底板上确定一点作为中心点，将测量仪器固定在中心点处，以中心点为原点顺掘进方向均匀布置第一供电电极、第二供电电极、第三供电电极、第四供电电极和第五供电电极，以中心点为原点逆掘进方向均匀布置第六供电电极、第七供电电极、第八供电电极、第九供电电极和第十供电电极，相邻两个供电电极之间距离小于10米，第一供电电极和第六供电电极与中心点之间距离小于10米，所述供电电极为第一供电电极、第二供电电极、第三供电电极、第四供电电极、第五供电电极、第六供电电极、第七供电电极、第八供电电极、第九供电电极、第十供电电极的统称；

步骤2、将十个供电电极均电性连接至测量仪器内置的控制器；

步骤3、控制器选取第一供电电极和第六供电电极作为测量对象，首先接通第一供电电极，测量并记录第一供电电极的供电电流、中心点与第一供电电极间的电位差、第一供电电极的坐标，然后断开第一供电电极，接通第六供电电极，测量并记录第六供电电极的供电电流、中心点与第六供电电极间的电位差、第六供电电极的坐标，最后断开第六供电电极；

步骤4、控制器依次选取第二供电电极和第七供电电极、第三供电电极和第八供电电极、第四供电电极和第九供电电极、第五供电电极和第十供电电极作为测量对象，测量和记录数据的过程与步骤3相同；

步骤5、根据矿区典型电性地质模型，汇总控制器记录的各供电电极的测量数据，计算电阻率并分析电阻率的变化和分布情况，若煤层顶板上方和煤层底板下方高电阻率异常，则存在采空区，若煤层顶板上方和煤层底板下方低电阻率异常，则存在采空积水区，若巷道前方高电阻率异常，则存在采空区，若巷道前方低电阻率异常，则存在采空积水区。

有益效果：

该方法探测的有效范围大、准确度高、使用灵活简便，并且在测量过程中只需要测量人员将测量仪器和供电电极放置在合适的位置，后续的测量工作利用控制器自动完成，测量效率高、测量人员劳动量小。

附图说明

图1为本发明一种实施例的测量仪器与各供电电极布置的示意图，其中1是顶板、2是测量仪器内的控制器、3是测量仪器、4是工作面、5是底板、6是巷道、O是中心点、A是第一供电电极、B是第二供电电极、C是第三供电电极、D是第四供电电极、E是第五供电电极、F是第六供电电极、G是第七供电电极、H是第八供电电极、I是第九供电电极、J是第十供电电极；

图2为本发明一种实施例的一种基于直流电探测的不明采空积水区探测方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式做详细说明。

实施例一

一种基于直流电探测的不明采空积水区探测方法的具体步骤如下，如图2所示：

步骤1、在掘进巷道内布置供电电极和测量仪器，测量仪器采用地面三极测探装置，在掘进巷道内距离工作面100米以内的底板上确定一点作为中心点，将地面三极测探装置固定在中心点处，以中心点为原点顺掘进方向均匀布置第一供电电极、第二供电电极、第三供电电极、第四供电电极和第五供电电极，以中心点为原点逆掘进方向均匀布置第六供电电极、第七供电电极、第八供电电极、第九供电电极和第十供电电极，相邻两个供电电极之间距离4米，第一供电电极和第六供电电极与中心点之间距离4米，所述供电电极为第一供电电极、第二供电电极、第三供电电极、第四供电电极、第五供电电极、第六供电电极、第七供电电极、第八供电电极、第九供电电极、第十供电电极的统称，如图1所示；

步骤2、将10个供电电极均电性连接至测量仪器内置的控制器；

步骤3、控制器选取第一供电电极和第六供电电极作为测量对象，首先接通第一供电电极，测量并记录第一供电电极的供电电流、中心点与第一供电电极间的电位差、第一供电电极的坐标，然后断开第一供电电极，接通第六供电电极，测量并记录第六供电电极的供电电流、中心点与第六供电电极间的电位差、第六供电电极的坐标，最后断开第六供电电极；

步骤4、控制器依次选取第二供电电极和第七供电电极、第三供电电极和第八供电电极、第四供电电极和第九供电电极、第五供电电极和第十供电电极作为测量对象，测量和记录数据的过程与步骤3相同；

步骤5、根据矿区典型电性地质模型，汇总控制器记录的各供电电极的测量数据，计算电阻率并分析电阻率的变化和分布情况，ρ＝2πaU/I，其中ρ为电阻率，单位Ωcm；U为中心点与供电电极间的电位差，单位V；I为供电电流，单位A；a为相邻供电电极之间的距离，单位m。

若煤层顶板上方和煤层底板下方高电阻率异常，则存在采空区，若煤层顶板上方和煤层底板下方低电阻率异常，则存在采空积水区，若巷道前方高电阻率异常，则存在采空区，若巷道前方低电阻率异常，则存在采空积水区。

实施例二

一种基于直流电探测的不明采空积水区探测方法的具体步骤如下：

步骤1、在掘进巷道内布置供电电极和测量仪器，测量仪器采用地面三极测探装置，在掘进巷道内距离工作面100米以内的底板上确定一点作为中心点，将地面三极测探装置固定在中心点处，以中心点为原点顺掘进方向均匀布置第一供电电极、第二供电电极、第三供电电极、第四供电电极和第五供电电极，以中心点为原点逆掘进方向均匀布置第六供电电极、第七供电电极、第八供电电极、第九供电电极和第十供电电极，相邻两个供电电极之间距离5米，第一供电电极和第六供电电极与中心点之间距离5米，所述供电电极为第一供电电极、第二供电电极、第三供电电极、第四供电电极、第五供电电极、第六供电电极、第七供电电极、第八供电电极、第九供电电极、第十供电电极的统称；

步骤2、将10个供电电极均电性连接至测量仪器内置的控制器；

步骤3、控制器选取第一供电电极和第六供电电极作为测量对象，首先接通第一供电电极，测量并记录第一供电电极的供电电流、中心点与第一供电电极间的电位差、第一供电电极的坐标，然后断开第一供电电极，接通第六供电电极，测量并记录第六供电电极的供电电流、中心点与第六供电电极间的电位差、第六供电电极的坐标，最后断开第六供电电极；

步骤4、控制器依次选取第二供电电极和第七供电电极、第三供电电极和第八供电电极、第四供电电极和第九供电电极、第五供电电极和第十供电电极作为测量对象，测量和记录数据的过程与步骤3相同；

步骤5、根据矿区典型电性地质模型，汇总控制器记录的各供电电极的测量数据，计算电阻率并分析电阻率的变化和分布情况，ρ＝2πaU/I，其中ρ为电阻率，单位Ωcm；U为中心点与供电电极间的电位差，单位V；I为供电电流，单位A；a为相邻供电电极之间的距离，单位m。

若煤层顶板上方和煤层底板下方高电阻率异常，则存在采空区，若煤层顶板上方和煤层底板下方低电阻率异常，则存在采空积水区，若巷道前方高电阻率异常，则存在采空区，若巷道前方低电阻率异常，则存在采空积水区。

实施例三

一种基于直流电探测的不明采空积水区探测方法的具体步骤如下：

步骤1、在掘进巷道内布置供电电极和测量仪器，测量仪器采用地面三极测探装置，在掘进巷道内距离工作面100米以内的底板上确定一点作为中心点，将地面三极测探装置固定在中心点处，以中心点为原点顺掘进方向均匀布置第一供电电极、第二供电电极、第三供电电极、第四供电电极和第五供电电极，以中心点为原点逆掘进方向均匀布置第六供电电极、第七供电电极、第八供电电极、第九供电电极和第十供电电极，相邻两个供电电极之间距离2米，第一供电电极和第六供电电极与中心点之间距离2米，所述供电电极为第一供电电极、第二供电电极、第三供电电极、第四供电电极、第五供电电极、第六供电电极、第七供电电极、第八供电电极、第九供电电极、第十供电电极的统称；

步骤2、将10个供电电极均电性连接至测量仪器内置的控制器；

步骤3、控制器选取第一供电电极和第六供电电极作为测量对象，首先接通第一供电电极，测量并记录第一供电电极的供电电流、中心点与第一供电电极间的电位差、第一供电电极的坐标，然后断开第一供电电极，接通第六供电电极，测量并记录第六供电电极的供电电流、中心点与第六供电电极间的电位差、第六供电电极的坐标，最后断开第六供电电极；

步骤4、控制器依次选取第二供电电极和第七供电电极、第三供电电极和第八供电电极、第四供电电极和第九供电电极、第五供电电极和第十供电电极作为测量对象，测量和记录数据的过程与步骤3相同；

步骤5、根据矿区典型电性地质模型，汇总控制器记录的各供电电极的测量数据，计算电阻率并分析电阻率的变化和分布情况，ρ＝2πaU/I，其中ρ为电阻率，单位Ωcm；U为中心点与供电电极间的电位差，单位V；I为供电电流，单位A；a为相邻供电电极之间的距离，单位m。

若煤层顶板上方和煤层底板下方高电阻率异常，则存在采空区，若煤层顶板上方和煤层底板下方低电阻率异常，则存在采空积水区，若巷道前方高电阻率异常，则存在采空区，若巷道前方低电阻率异常，则存在采空积水区。

实施例四

一种基于直流电探测的不明采空积水区探测方法的具体步骤如下：

步骤1、在掘进巷道内布置供电电极和测量仪器，测量仪器采用地面三极测探装置，在掘进巷道内距离工作面100米以内的底板上确定一点作为中心点，将地面三极测探装置固定在中心点处，以中心点为原点顺掘进方向均匀布置第一供电电极、第二供电电极、第三供电电极、第四供电电极和第五供电电极，以中心点为原点逆掘进方向均匀布置第六供电电极、第七供电电极、第八供电电极、第九供电电极和第十供电电极，相邻两个供电电极之间距离8米，第一供电电极和第六供电电极与中心点之间距离8米，所述供电电极为第一供电电极、第二供电电极、第三供电电极、第四供电电极、第五供电电极、第六供电电极、第七供电电极、第八供电电极、第九供电电极、第十供电电极的统称；

步骤2、将10个供电电极均电性连接至测量仪器内置的控制器；

步骤3、控制器选取第一供电电极和第六供电电极作为测量对象，首先接通第一供电电极，测量并记录第一供电电极的供电电流、中心点与第一供电电极间的电位差、第一供电电极的坐标，然后断开第一供电电极，接通第六供电电极，测量并记录第六供电电极的供电电流、中心点与第六供电电极间的电位差、第六供电电极的坐标，最后断开第六供电电极；

步骤4、控制器依次选取第二供电电极和第七供电电极、第三供电电极和第八供电电极、第四供电电极和第九供电电极、第五供电电极和第十供电电极作为测量对象，测量和记录数据的过程与步骤3相同；

步骤5、根据矿区典型电性地质模型，汇总控制器记录的各供电电极的测量数据，计算电阻率并分析电阻率的变化和分布情况，ρ＝2πaU/I，其中ρ为电阻率，单位Ωcm；U为中心点与供电电极间的电位差，单位V；I为供电电流，单位A；a为相邻供电电极之间的距离，单位m。

若煤层顶板上方和煤层底板下方高电阻率异常，则存在采空区，若煤层顶板上方和煤层底板下方低电阻率异常，则存在采空积水区，若巷道前方高电阻率异常，则存在采空区，若巷道前方低电阻率异常，则存在采空积水区。

Claims (1)

1.一种基于直流电探测的不明采空积水区探测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、在掘进巷道内布置供电电极和测量仪器，在掘进巷道内距离工作面若干米以内的底板上确定一点作为中心点，将测量仪器固定在中心点处，以中心点为原点顺掘进方向均匀布置第一供电电极、第二供电电极、第三供电电极、第四供电电极和第五供电电极，以中心点为原点逆掘进方向均匀布置第六供电电极、第七供电电极、第八供电电极、第九供电电极和第十供电电极，相邻两个供电电极之间距离小于10米，第一供电电极和第六供电电极与中心点之间距离小于10米，所述供电电极为第一供电电极、第二供电电极、第三供电电极、第四供电电极、第五供电电极、第六供电电极、第七供电电极、第八供电电极、第九供电电极、第十供电电极的统称；

步骤2、将十个供电电极均电性连接至测量仪器内置的控制器；

步骤3、控制器选取第一供电电极和第六供电电极作为测量对象，首先接通第一供电电极，测量并记录第一供电电极的供电电流、中心点与第一供电电极间的电位差、第一供电电极的坐标，然后断开第一供电电极，接通第六供电电极，测量并记录第六供电电极的供电电流、中心点与第六供电电极间的电位差、第六供电电极的坐标，最后断开第六供电电极；

步骤4、控制器依次选取第二供电电极和第七供电电极、第三供电电极和第八供电电极、第四供电电极和第九供电电极、第五供电电极和第十供电电极作为测量对象，测量和记录数据的过程与步骤3相同；

步骤5、根据矿区典型电性地质模型，汇总控制器记录的各供电电极的测量数据，计算电阻率并分析电阻率的变化和分布情况，若煤层顶板上方和煤层底板下方高电阻率异常，则存在采空区，若煤层顶板上方和煤层底板下方低电阻率异常，则存在采空积水区，若巷道前方高电阻率异常，则存在采空区，若巷道前方低电阻率异常，则存在采空积水区。