CN204044376U - 一种减弱煤矿巷道电法体积效应干扰的电流导弹装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种减弱煤矿巷道电法体积效应干扰的电流导弹装置，属于勘探地球物理学。传导类电法是煤矿巷道探测效果较好的方法，但其电流分布和反映的范围是全空间的且左右对称，对只探测煤巷前方的构造或水害而言，巷道侧翼不连续地质体是一种影响探测准确性的干扰。本实用新型给出了一种减弱这种干扰的装置。该装置在掘进头前，靠近巷道左侧帮(1)和右侧帮(3)各放一个相同极性的供电电极A和B供电，由于“同性电流相斥”和“电流叠加”的结果，相对侧帮来说，多数电流(6)流向要探测的巷道前方的目标体，在侧帮外侧的非探测目标体上，相对巷道中部，有较少的供电电流(7)和(8)流过。这样就减弱了巷道外侧不连续地质体的干扰影响。

Description

一种减弱煤矿巷道电法体积效应干扰的电流导弹装置

一.技术领域：本发明涉及到一种减弱煤矿巷道传导类电法体积效应干扰的电流导弹装置，按中华人民共和国国家标准“学科分类与代码”，本实用新型专利属于地球科学中的“勘探地球物理学(编码：1702065)”，即，应用地球物理(物探，地球物理勘探)。 

二.背景技术

中国煤矿五大自然灾害(水、火、瓦斯、煤尘、顶板)，还有冲击地压都很严重，给安全生产带来了极大的威胁。目前，我国浅部煤基本已开采完了，很多煤矿所开采的煤层在地面下-700米左右。要想查清楚在地面下-700米处，掘进面前方的断距在0.5米～5米的断层、陷落柱和水害，目前的地面物探是无能为力的。目前国内外，用三维高精度地震探测方法可查明500米以上断距在10米以上的断层。地面物探的分辨率随勘探深度增加而降低。也有可能将来要开采的煤层在地面下-1000米左右，这时用地面物探探测煤矿井中的小断层将十分困难。为了查清楚巷道(隧道)掘进面前方隐伏的小断层、水害和不连续地质体。目前国内外采用的方法可归为两类，一类属破坏法，另一类属非破坏法。 

破坏法是指用破坏的方法凿开隧道直接取样或探测，它包括地质法、超前平行导坑法和超前水平钻孔法。超前水平钻孔法施工费用高、占用施工时间长，且易造成人为的坑道事故，有时遇到软岩层时，钻孔会打歪，打不到正前方。 

非破坏法系指利用岩石的物理性质来判别、推断挖掘前方的地质体分布的探测方法，包括声测法、波反射法和电阻率法。电磁波反射法根据雷达波形、电磁场强度、振幅和双程走时等参数便可推断掌子面前方的地质构造，其分辨率高、无损伤、探测和数据处理速度快、机动灵活、操作方便，但是其预报距离较短，坑道内的金属构件对探测结果的影响非常大且难以消除。 

传导类电法(电阻率法)是根据岩石电性特征和空间电场分布来推断岩石分布和性质的一种地球物理分支方法。由于其勘探深度(超前探测距离)与测量装置的布设长度密切相关，在坑道长度满足要求的前提下，其勘探深度或超前探测距离可达100米以上，并且具有勘探效率高、投入少、施工方便灵活、装置形式多样等特点，尤为关键的是电阻率法对含水构造等低阻地质体的反映灵敏度高、分辨能力强，在超前探测领域中有其独特优势。 

传导类电法是目前煤矿巷道超前探测用得最多且效果最好的方法，但它是一个全空间探测法，其电流分布和反映的范围是全空间的，对我们希望只探测煤矿巷道前方的不连续地质体(构造或水害)而言，巷道侧翼地质不连续体就是一种干扰，这种干扰严重影响了物探数据分析处理的准确性、重复性和探测精度。如何消除或减弱这种干扰，目前还没有较好的方 法、装置或设备，本实用新型专利给出了一种减弱巷道侧翼地质不连续体干扰的电流导弹装置。 

三.发明内容

1.发明目的 

如背景技术中所讲，传导类电法是一个全空间探测法，其电流分布和反映的范围是全空间的，对我们希望只探测煤矿巷道前方的不连续地质体(构造或水害)而言，巷道侧翼地质不连续体就是一种干扰，这种干扰严重影响了物探数据分析处理的准确性、重复性和探测精度。如何消除或减弱这种干扰，目前还没有较好的方法、装置或设备，本实用新型专利给出了一种减弱巷道侧翼地质不连续体干扰的电流导弹装置装置。下面是本装置的工作原理(技术方案)和优点(有益效果)。 

2.技术方案 

2.1技术方案的基本思想：为了达到消除或减弱传导类电法的体积效应，能够按研究的需要从体积勘探的结果中，有效分离并分别提取巷道掘进面前方隐伏小断层或水害信息的目的，解决该问题的技术方案的基本思想或工作原理是在巷道掘进面测量时，尽可能使大多数供电电流流向要探测的目标体，在非探测的目标体上，有尽可能少的供电电流流过。对完成上述目的装置暂时命名为“电流导弹”，因为该装置如同一个导弹，使电流定向流到固定目标。 

2.2具体的技术方案：为了达到减弱巷道侧帮影响，突出巷道掘进面前方小断层或水害信息的目的，依据“同性电流相斥，异性电流相吸”和“电流叠加”的基本原则，可以实现该目的，具体实现的技术方案如下： 

如附图1和2所示，单个供电电极供电时，在掘进头前方的电流场是左右对称的。如附图3所示，当靠近巷道左侧帮和右侧帮各放一个相同极性的正电流供电电极供电时，由于“同性电流相斥，异性电流相吸”和“电流叠加”的结果，相对来说，巷道中间，即两个供电电极A和B之间，电流2I(I代表电流强度)多数流向要探测的巷道前方目标体，在两个巷道侧帮外侧的非探测的目标体上，有尽可能少的供电电流流过。这种电流定向流动，如同一个导弹那样，是向一个固定方向飞的，所以，本人对它暂时命名为“电流导弹”。 

变形：如附图4所示，在两个供电电极A和B正中间，再增加一个供电电极C，可以形成一个三电极A、B和C的供电装置，该装置减弱巷道两个侧帮外侧不连续地质体影响的效果则更好。 

由于在巷道两个侧帮外侧，相对巷道中部来说，有较少的电流流过，这样就达到了减弱巷道两个侧帮外侧的影响，部分达到了减弱传导类电法勘探体积效应的效果。 

3.有益效果：本实用新型专利的有益效果是减弱了传导类电法勘探体积效应干扰，即减 弱了巷道两个侧帮外侧的非均匀地质体的影响干扰，提高了探测巷道前方目标体的稳定性、解释结果的可靠性。该装置结构简单，易使用、成本低。 

四.附图说明：

图1，单个供电电极在巷道左侧帮供电时，在掘进头前方的电流场是左右对称的。 

图2，单个供电电极在巷道右侧帮供电时，在掘进头前方的电流场是左右对称的。 

图3，一种减弱煤矿巷道电法体积效应干扰的电流导弹装置工作原理示意图。当巷道左侧帮和右侧帮各放一个相同极性的正电流供电电极供电时，相对巷道两侧帮外侧来说，供电电流大多数流向巷道前方要探测的目标体，在两个巷道侧帮外侧的非探测目标体上，相对巷道中部来说，则有尽可能少的供电电流流过。 

图4，一种减弱煤矿巷道电法体积效应干扰的电流导弹装置的构造图；该装置主要用来减弱巷道侧帮影响，突出巷道掘进面前方小断层信息。 

在图1、2、3、4中，(1)巷道左侧帮；(2)掘进头前方的电流场；(3)巷道右侧帮；(4)掘进头前方的电流场；(5)供电电极A和供电电极B在巷道左侧帮形成的综合叠加电流场；(6)供电电极A和供电电极B在掘进头前方形成的综合叠加电流场；(7)供电电极A和供电电极B在巷道右侧帮形成的综合叠加电流场；(8)供电导线及电流；(9)供电导线及电流；(10)煤矿井巷道。(11)掘进面(12)供电电极A(在掘进头和左侧帮之间的交汇处供电)；(13)供电电极B(在掘进头和右侧帮之间的交汇处供电)；(14)供电电极A和供电电极B之间的距离＝巷道的宽度。 

五.具体实施方式：

用来减弱巷道侧帮影响，突出巷道掘进面前方小断层信息的装置如图4所示。如附图1和2所示，在掘进头前，靠近巷道左侧帮(1)或右侧帮(3)各放一个相同极性的正(或负)电流供电电极A或供电电极B供电，单个供电电极在巷道左侧帮或右侧帮供电时，在掘进头前方的电流场是左右对称的(2)和(4)。如附图3所示，在煤矿井巷道(10)的掘进面(11)头前，靠近巷道左侧帮(1)和右侧帮(3)的位置(12)和(13)处，各放一个相同极性的正(或负)电流供电电极A和供电电极B供电，由于“同性电流相斥，异性电流相吸”和“电流叠加”的结果，如图3所示，相对两个侧帮外侧来说，巷道中间，即两个供电电极A和B之间，电流2I(8)中的多数电流(6)流向要探测的巷道前方的目标体，在巷道两个侧帮外侧的非探测的目标体上，相对巷道中间部位说，有尽可能少的供电电流(7)和(8)流过。供电电极A和供 电电极B之间的距离＝巷道的宽度(14)。电流2I(8)经导线(9)分流到位置(12)和(13)处的分支电流各为I(I代表电流强度)。 

由于在巷道两个侧帮外侧，相对巷道中部来说，有很少的电流流过，这样就达到了减弱巷道两个侧帮外侧的影响，部分达到了减弱传导类电法勘探体积效应(干扰)的目的。 

Claims (3)

1.一种减弱煤矿巷道电法体积效应干扰的电流导弹装置，其特征是：在掘进头前，靠近巷道左侧帮和右侧帮各放一个相同极性的供电电极A和供电电极B供电。 

2.根据权利要求1所述的一种减弱煤矿巷道电法体积效应干扰的电流导弹装置，其特征是：供电电极A在掘进头和左侧帮之间的交汇处供电，供电电极B在掘进头和右侧帮之间的交汇处供电。 

3.根据权利要求1所述的一种减弱煤矿巷道电法体积效应干扰的电流导弹装置，其特征是：在两个供电电极A和B正中间，再增加一个供电电极C，可以形成一个三电极A、B和C的供电装置。