RU2761811C1 - Method for electrical tomography of a carbonaceous seam - Google Patents

Method for electrical tomography of a carbonaceous seam Download PDF

Info

Publication number
RU2761811C1
RU2761811C1 RU2021106139A RU2021106139A RU2761811C1 RU 2761811 C1 RU2761811 C1 RU 2761811C1 RU 2021106139 A RU2021106139 A RU 2021106139A RU 2021106139 A RU2021106139 A RU 2021106139A RU 2761811 C1 RU2761811 C1 RU 2761811C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
angle
electric field
determined
absorption
Prior art date
Application number
RU2021106139A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Александрович Родионов
Вадим Васильевич Иванов
Виктор Семенович Зыков
Прокопий Васильевич Потапов
Original Assignee
Акционерное общество "Научный центр ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности в горной промышленности" (АО "НЦ ВостНИИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научный центр ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности в горной промышленности" (АО "НЦ ВостНИИ") filed Critical Акционерное общество "Научный центр ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности в горной промышленности" (АО "НЦ ВостНИИ")
Priority to RU2021106139A priority Critical patent/RU2761811C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2761811C1 publication Critical patent/RU2761811C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C39/00Devices for testing in situ the hardness or other properties of minerals, e.g. for giving information as to the selection of suitable mining tools

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: mining industry.
SUBSTANCE: invention relates to the mining industry and, in particular, to methods for detecting geological disturbances in a carbonacious massif of potentially dangerous zones by dynamic phenomena, the forecast of emission-hazardous zones. The method includes placing the electrodes of a four-electrode installation in the workings outlining the studied area, exciting an electric field through current electrodes A and B, measuring its magnitude through measuring electrodes. Moreover, the electrodes of the feeding dipole AB are placed in one roadway entry, the electrodes of the receiving dipole MN in another roadway entry, while the electrodes A and M are placed in the roof of the formation, the electrodes B and N in the soil of the formation. The feeding and receiving dipoles are arranged in such a way that the conditional line drawn between their ends is at an angle to the direction of the roadway entry, which is the probing angle, the angle is set conditionally and retained when moving the dipoles within the extraction pillar, voltage drop on the feeding and receiving electrodes is determined in each position of the dipoles, according to which a Radon image is constructed for a given probing angle. Then these operations are repeated at different values of the probing angle to obtain other Radon images, according to which the absorption function of the electric field by the carbonaceous array is determined by the two-dimensional filtration method according to the formula
Figure 00000016
, where :
Figure 00000017
,
Figure 00000018
is the potential difference, μ is the absorption coefficient or linear attenuation coefficient, dt is the increment: the differential of the t coordinate in the ost coordinate system rotated by an angle, and using the obtained electric field absorption function, a tomographic model of the studied area is constructed, on which the areas of electric field absorption are determined, according to which the places of possible emission zones, geological disturbances are identified, the boundaries of zones and geological disturbances in the studied area are determined.
EFFECT: increase in the accuracy of determining the internal structure of the coal-bearing massif, the coal seam of the investigated area (block) in a two-dimensional coordinate system.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к горнодобывающей отрасли а, в частности, к способам выявления геологических нарушений в углепородном массиве, потенциально опасных по динамическим явлениям зон, прогнозу выбросопасных зон.The invention relates to the mining industry and, in particular, to methods for detecting geological disturbances in a coal-rock massif, potentially hazardous in terms of dynamic phenomena of zones, forecasting outburst hazardous zones.

Известен способ электротомографии неустойчивой кровли угольных пластов (патент № 2019698, кл. E 21C39/00, опубл.15.09.1994), при котором в двух горных выработках заземляют токовые электроды А и В и измерительные электроды M и N, возбуждают электрическое поле через токовые электроды А и В, измеряют его величину через измерительные электроды M и N, при этом все электроды заземляют в низкоомные породы кровли , измерительные электроды заземляют в разных горных выработках, токовый электрод А заземляют рядом с измерительным электродом М, токовый электрод В заземляют в той же выработке, в которой заземлен измерительный электрод N на расстоянии, в несколько раз большем, чем расстояние между измерительными электродами М и N, перемещают электроды по заданной схеме и измерения электрического поля производят, одновременно изменяя расстояния между электродами М и N.There is a known method of electrotomography of an unstable roof of coal seams (patent No. 2019698, class E 21C39 / 00, publ. 15.09.1994), in which current electrodes A and B and measuring electrodes M and N are grounded in two mine workings, an electric field is excited through the current electrodes A and B, measure its value through the measuring electrodes M and N, while all the electrodes are grounded to the low-resistance rocks of the roof, the measuring electrodes are grounded in different mine workings, the current electrode A is grounded next to the measuring electrode M, the current electrode B is grounded in the same working, in which the measuring electrode N is grounded at a distance several times greater than the distance between the measuring electrodes M and N, the electrodes are moved according to a predetermined pattern and the electric field is measured while simultaneously changing the distance between the electrodes M and N.

Недостатком данного способа являются низкая точность прогноза вследствие больших (более 1,5 км) разносов электродов и невозможность определения нарушений и выбросоопасных зон угольного пласта, т.к. все электроды заземляются в кровле угольного пласта.The disadvantage of this method is the low forecast accuracy due to large (more than 1.5 km) electrode spacing and the impossibility of determining violations and outburst zones of the coal seam, because all electrodes are grounded at the top of the coal seam.

Наиболее близким по своей технической сущности является способ диполь – дипольного электропрофилирования угленосного массива горных пород для прогноза неоднородности угольного пласта (патент № 2722172, кл. Е 21С39/00, опубл.28.05.2020). Согласно этому способу электроды четырехэлектродной установки размещаются в оконтуривающих изучаемый участок выработках, возбуждается электрическое поле через токовые электроды А и В, которое измеряется через измерительные электроды, причем электроды питающего диполя АВ размещают в одной выработке, электроды приемного диполя МN – в другой выработке, электроды А и М размещают в кровле пласта, электроды В и N – в почве пласта, питающий и приемный диполи в процессе измерений перемещают по заданной схеме, результаты измерений наносят на план горных работ в виде профилей кажущегося электросопротивления, по которым судят о местах неоднородности угольного пласта. The closest in technical essence is the method of dipole - dipole electrical profiling of a coal-bearing rock mass for predicting the heterogeneity of a coal seam (patent No. 2722172, class E 21C39 / 00, publ. 28.05.2020). According to this method, the electrodes of the four-electrode installation are placed in the workings that outline the study area, the electric field is excited through the current electrodes A and B, which is measured through the measuring electrodes, and the electrodes of the supplying dipole AB are placed in one mine, the electrodes of the receiving dipole MN are in another mine, the electrodes A and M are placed in the top of the seam, electrodes B and N are in the seam soil, the feeding and receiving dipoles are moved in the course of measurements according to a predetermined scheme, the measurement results are applied to the mining plan in the form of apparent resistivity profiles, which are used to judge the places of heterogeneity of the coal seam.

Недостатком данного способа, ограничивающим его применение, является невозможность с высокой точностью определить границы геологических нарушений или зон не однородности по вертикали (оси Y), так как в основе этого метода, лежит получение общего профиля распределения удельных кажущихся сопротивлений по выработке, что является вектором, и границы зон выявляются только по горизонтали (по оси x), а распространение по вертикали выявленных зон, просто проецируется. Простой проекции недостаточно для точного определения границ зон по вертикали в теле выемочного столба.The disadvantage of this method, limiting its application, is the impossibility to determine with high accuracy the boundaries of geological disturbances or zones of non-uniformity along the vertical (Y-axis), since this method is based on obtaining a general profile of the distribution of apparent resistivity along the development, which is a vector, and the boundaries of the zones are revealed only horizontally (along the x-axis), and the vertical spread of the identified zones is simply projected. A simple projection is not enough to accurately define the boundaries of the zones vertically in the body of the extraction column.

Предлагаемый метод элетротомографии выемочного столба, не имеет указанного недостатка, и позволяет с высокой точностью определять границы и параметры зон неоднородностей, геологических нарушений, потенциально опасных зон по динамическим явлениям, в двумерной системе координат. The proposed method of electrotomography of the extraction pillar does not have the indicated drawback, and allows with high accuracy to determine the boundaries and parameters of zones of inhomogeneities, geological disturbances, potentially dangerous zones by dynamic phenomena, in a two-dimensional coordinate system.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности определения внутренней структуры углепородного массива, угольного пласта исследуемого участка (блока) в двумерной системе координат.The technical result of the proposed invention is to improve the accuracy of determining the internal structure of the coal massif, the coal seam of the investigated area (block) in a two-dimensional coordinate system.

Предлагается способ электротомографии углепородного массива с целью выявления геологических нарушений, потенциально опасных по динамическим явлениям зон угольного пласта и прогноза выбросоопасных зон, включающий размещение электродов четырехэлектродной установки в оконтуривающих изучаемый участок выработках, возбуждение электрического поля через токовые электроды А и В, измерение его величины через измерительные электроды, причем электроды питающего диполя АВ размещают в одной выработке, электроды приемного диполя MN – в другой выработке, при этом электроды А и М размещают в кровле пласта, электроды В и N – в почве пласта. Для повышения точности определения зон геологических нарушений, выбросоопасных зон угольного пласта и их границ, питающий и приемный диполи располагают таким образом что условная линия проведенная между их концами находится под углом к направлению выработки, который является углом зондирования (просвечивания), угол задают условно и сохраняют при перемещении диполей в пределах выемочного столба, определяют падение напряжений на питающих и приемных электродах в каждом положении диполей, по которым строится образ Радона для заданного угла зондирования (просвечивания), затем данные операции повторяют при других значениях угла зондирования (просвечивания) для получения других образов Радона, по которым методом двумерной фильтрации находится функция поглощения электрического поля углепородным массивом, используя полученную функцию поглощения электрического поля, строится томографическая модель иследуемого участка, на которой определяются участки поглощения электрического поля, по которым выявляются места возможных выбросоопасных зон, геологических нарушений, определяются границы зон и геологических нарушений на исследуемом участке.A method is proposed for electrotomography of a coal-rock mass in order to identify geological disturbances that are potentially dangerous in terms of dynamic phenomena in the zones of a coal seam and predict outburst hazardous zones, including the placement of electrodes of a four-electrode installation in the mine workings outlining the study area, excitation of an electric field through current electrodes A and B, measurement of its value through measuring electrodes, and the electrodes of the supplying dipole AB are placed in one tunnel, the electrodes of the receiving dipole MN - in another tunnel, while the electrodes A and M are placed in the top of the seam, electrodes B and N - in the soil of the seam. To improve the accuracy of determining zones of geological disturbances, outburst zones of a coal seam and their boundaries, the supply and receiving dipoles are positioned in such a way that the conditional line drawn between their ends is at an angle to the direction of the mine, which is the angle of sounding (transmission), the angle is set conditionally and saved when the dipoles move within the extraction column, the voltage drop across the supply and receiving electrodes is determined at each position of the dipoles, according to which the Radon image is built for a given sounding (transmission) angle, then these operations are repeated at other values of the sounding (transmission) angle to obtain other images Radon, according to which the function of absorption of the electric field by a coal-rock mass is found by the method of two-dimensional filtration, using the obtained function of absorption of the electric field, a tomographic model of the investigated area is constructed, on which the areas of absorption of electric about the fields, by which the places of possible outburst zones, geological disturbances are identified, the boundaries of zones and geological disturbances in the investigated area are determined.

Сущность изобретения поясняется чертежами фиг.1, фиг.2, фиг.3. Где на фиг.1 показаны: схема электротомографического «просвечивания» угольного массива, пунктирными и сплошной линией показаны линии, соединяющие приемные и питающие диполи (направления «просвечивания»); 1 – угольный пласт; 2 – конвейерный штрек; 3 – питающий диполь АВ; 4 – приемный диполь MN; 5 – вентиляционный штрек; UАВ – потенциалы электрического поля на питающих электродах; UMN – потенциалы электрического поля на приемных электродах. The essence of the invention is illustrated by the drawings Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3. Where figure 1 shows: a diagram of the electrotomographic "transmission" of the coal mass, dotted and solid lines show the lines connecting the receiving and supplying dipoles (directions of "transmission"); 1 - coal seam; 2 - conveyor drift; 3 - supplying dipole AB; 4 - receiving dipole MN; 5 - ventilation drift; U AB - potentials of the electric field on the supply electrodes; U MN - potentials of the electric field at the receiving electrodes.

На фиг.2 показаны: образ Радона и его аппроксимация полиномом Лагранжа при томографическом просвечивании угольного пласта лучами под углом 45º.Figure 2 shows: the Radon image and its approximation by the Lagrange polynomial for tomographic transmission of the coal seam with rays at an angle of 45 °.

На фиг.3 показана: томографическая модель поглощения электрического поля углепородным массивом, полученная из функции поглощения μ(х,y). При электрическом просвечивании угольного пласта, угол прямых направлений просвечивания с направлением выработок менялся от 7,5° до 45° и от -7,5° до - 45°. Значения угла выбирались из соображений, чтобы охватить всю исследуемую зону. В результате был получен 21 образ Радона r(s,φ), по которым методом двумерной фильтрации восстановлена функция μ(х,y) степени поглощения электрического поля.Figure 3 shows: a tomographic model of the absorption of an electric field by a coal-rock mass obtained from the absorption function μ (x, y) . With the electric transmission of a coal seam, the angle of the straight directions of transmission with the direction of the workings varied from 7.5 ° to 45 ° and from -7.5 ° to -45 °. The angle values were chosen from considerations in order to cover the entire study area. As a result, 21 Radon images r (s, φ) were obtained, from which the function μ (x, y) of the degree of absorption of the electric field was reconstructed by the method of two-dimensional filtration.

Исходя из степени поглощения сигнала, определена зона и границы зоны геологического нарушения. Зона интенсивного поглощения сигнала на томографической модели см. фиг.3, отображается условно красным цветом. Согласно предоставленной информации геологической службой шахты, где производились геофизические исследования, при проведении вентиляционного и конвейерного штрека, было встречено дизъюнктивное тектоническое нарушение с малой амплитудой смещения, которое нанесено на план горных работ. При проведении геофизических исследований, план горных работ совмещен с рассчитанной томографической моделью поглощения электрического поля в углепородном массиве, где было обнаружено геологическое нарушение. Ось смещения и зона влияния геологического нарушения, отстроенная геологической службой шахты, и совпадает с областью интенсивного поглощения возбуждаемого электрического поля. Based on the degree of signal absorption, the zone and boundaries of the geological disturbance zone were determined. The zone of intense absorption of the signal on the tomographic model, see Fig. 3, is displayed conventionally in red. According to the information provided by the geological service of the mine, where the geophysical research was carried out, during the ventilation and conveyor drifts, a disjunctive tectonic disturbance with a small amplitude of displacement was encountered, which was plotted on the mining plan. When conducting geophysical studies, the mining plan was combined with the calculated tomographic model of the electric field absorption in the coal-rock massif, where a geological disturbance was detected. The axis of displacement and the zone of influence of the geological disturbance, built up by the geological service of the mine, coincides with the region of intense absorption of the excited electric field.

Томографическая инверсия есть один из способов решения обратных задач электроразведки. При исследовании внутренней структуры пласта его просвечивают излучением. Просвечивая пласт с одного направления, получают плоское (двумерное) теневое изображение трехмерного тела. Просвечивая пласт с другого направления, получают другое теневое изображение и дополнительную информацию о его внутренней структуре. Просвечивая пласт еще с одного направления, получают новую информацию и т.д. Имея большое количество проекционных снимков с различных направлений, можно с достаточной степенью точности восстановить внутреннюю структуру угольного пласта, а точнее функцию степени поглощения электрического поля. Внутри каждого среза степень поглощения μ(x,y) считают функцией только двух переменных. При исследовании систему источники-приемники устраивают таким образом, чтобы регистрировать только данные на лучах, лежащих в плоскости среза (в плоскости угольного пласта).Tomographic inversion is one of the ways to solve the inverse problems of electrical exploration. When examining the internal structure of the formation, it is shone through with radiation. By translucent formation from one direction, a flat (two-dimensional) shadow image of a three-dimensional body is obtained. By translucent formation from a different direction, another shadow image and additional information about its internal structure are obtained. By scanning the layer from one more direction, new information is obtained, etc. Having a large number of projection images from different directions, it is possible with a sufficient degree of accuracy to restore the internal structure of the coal seam, or rather the function of the degree of absorption of the electric field. Inside each slice, the degree of absorption μ (x, y) is considered a function of only two variables. When researching, the source-receiver system is arranged in such a way as to record only data on beams lying in the plane of the cut (in the plane of the coal seam).

Пусть тонкий пучок излучения (в нашем случае – электрического поля) падает на слой вещества углепородного массива. Можно считать, что поглощение в конкретной точке не зависит от направления излучения. Физический закон поглощения состоит в том, что приращение интенсивности излучения (затухание поля) Δu пропорционально интенсивности самого поля u (потенциал поля) и длине отрезка Δt, пройденного излучением (см. фиг.1), т.е. Δu = −μ u Δt , где μ – коэффициент поглощения поля, который зависит от точки (от вещества в окрестности точки) Мы также поставили знак минус, поскольку интенсивность поля уменьшается, т.е. приращение интенсивности Δu должно быть отрицательно. Переходя к пределу Δ t →0 , получаем закон поглощения в дифференциальной форме:Let a thin beam of radiation (in our case, an electric field) fall on a layer of matter of a coal-rock mass. It can be assumed that the absorption at a particular point does not depend on the direction of radiation. The physical law of absorption is that the increment in radiation intensity (field attenuation) Δu is proportional to the intensity of the field itself u (field potential) and the length of the segment Δt traversed by the radiation (see Fig. 1), i.e. Δu = −μuΔt , where μ is the absorption coefficient of the field, which depends on the point (on the substance in the vicinity of the point) We also put a minus sign, since the field intensity decreases, i.e. the increment in intensity Δu must be negative. Passing to the limit Δ t → 0 , we obtain the absorption law in differential form:

du= −μ u · dt. (1) du = -μu · dt. (one)

Параметр μ называется коэффициентом поглощения или линейным коэффициентом ослабления. Он зависит от точки среды и не зависит от направления луча; его размерность [μ]= м -1 . Понятно, что при электрическом зондировании (просвечивании) пласта коэффициент ослабления тем выше, чем меньше удельное электросопротивление угля на луче зондирования (просвечивания) и наоборот.The parameter μ is called the absorption coefficient or linear attenuation coefficient. It depends on the point of the medium and does not depend on the direction of the beam; its dimension [μ] = m -1 . It is clear that with electrical sounding (transmission) of the seam, the attenuation coefficient is the higher, the lower the specific electrical resistivity of coal on the probe (transmission) beam and vice versa.

Выберем декартову систему координат oxy с центром в геометрическом центре выемочного столба (фиг.1) и повернутую на угол φ вокруг начала координат систему ost. Связь между этими координатами определяется из выражений Let us choose the Cartesian coordinate system oxy with the center in the geometric center of the extraction column (Fig. 1) and the system ost rotated by an angle φ around the origin of coordinates. The relationship between these coordinates is determined from the expressions

x = s cos x = s cos

Figure 00000001
Figure 00000001
-t sin -t sin
Figure 00000002
Figure 00000002

y = s sin

Figure 00000003
+ t cos
Figure 00000004
. (2) y = s sin
Figure 00000003
+ t cos
Figure 00000004
... (2)

Пусть зондирование (просвечивание) осуществляется вдоль луча s=const, при этом координата t меняется от значения t 0 до значения t к (фиг.1). Разделим переменные в уравнении (1) и проинтегрируем в этих пределах (считаем эти пределы бесконечными, т.к. функция поглощения может считаться равной нулю вне указанных пределов):Let the probing (transmission) be carried out along the ray s = const , while the coordinate t changes from the value t 0 to the value t to (Fig. 1). We divide the variables in equation (1) and integrate within these limits (we consider these limits to be infinite, since the absorption function can be considered equal to zero outside the indicated limits):

Figure 00000005
. (3)
Figure 00000005
... (3)

Именно измерение падения напряжения на электродах является новым и существенным признаком. Иначе нельзя ручаться за точность определения образа Радона, а значит и границ выбросоопасных зон, It is the measurement of the voltage drop across the electrodes that is a new and essential feature. Otherwise, one cannot vouch for the accuracy of determining the Radon image, and hence the boundaries of outburst hazardous zones,

где r(s,φ) считается заданной для направлений 0≤φ<π, поскольку при изменении угла на π, просвечивание (зондирование) ведется в обратном направлении. Интегрирование выполняется в области, где функция μ(x,y) отлична от нуля.where r (s, φ) is considered to be specified for directions 0≤φ <π , since when the angle changes by π, the transillumination (sounding) is carried out in the opposite direction. Integration is performed in the region where the function μ (x, y) is nonzero.

На практике это означает, что величина s ограничивается физическими размерами объекта. Функция

Figure 00000006
называется преобразованием или образом Радона. Решение обратной задачи, т.е. нахождение функции μ(х,y) по известным образам Радона называется обратным преобразованием Радона. Решение этой задачи возможно различными, в том числе численными методами.In practice, this means that the value of s is limited by the physical dimensions of the object. Function
Figure 00000006
is called the Radon transform or image. Solution of the inverse problem, i.e. finding the function μ (x, y) from the known Radon images is called the inverse Radon transform. The solution to this problem is possible by various methods, including numerical methods.

Сущность изобретения состоит в следующем:The essence of the invention is as follows:

1. В исследуемом блоке, содержащем угольный пласт, в оконтуривающих горных выработках 2 и 5 (см. фиг.1) намечают точки размещения питающего и приемного диполей так, чтобы направления «просвечивания» пласта, при заданном углу между этими направлениями и направлением выработок, были между собой параллельны (тем самым обеспечивается условие s=const, фиг.1 при «просвечивании»). Количество таких направлений определяется необходимостью детального изучения выемочного столба на всем его протяжении. Указанное размещение диполей является существенным отличием от прототипа.1. In the investigated block containing a coal seam, in the outlining mine workings 2 and 5 (see Fig. 1), the points of placement of the feeding and receiving dipoles are outlined so that the directions of "transmission" of the seam, at a given angle between these directions and the direction of the workings, were parallel to each other (thereby ensuring the condition s = const, Fig. 1 when "translucent"). The number of such directions is determined by the need for a detailed study of the extraction column along its entire length. The indicated arrangement of the dipoles is a significant difference from the prototype.

2. Указанный технический результат достигается тем, что электроды А и M заземляют в кровле выработки, электроды B и N – в почве выработки при этом диполи установки перемещаются параллельно вдоль выработок, обеспечивая детальность «просвечивания» угольного массива.2. The specified technical result is achieved by the fact that the electrodes A and M are grounded in the roof of the mine, the electrodes B and N are in the soil of the mine, while the dipoles of the installation move in parallel along the workings, providing the detail of the "transmission" of the coal mass.

3.Согласно схеме фиг.1, с помощью питающего диполя АВ, который питается от генератора, возбуждается электрическое поле в пласте полезного ископаемого (в нашем случае пласт угля) и регистрируется падение напряжения (uА – uВ) на нем, с помощью приемного диполя MN, к которому подключен приемник поля, измеряется разность потенциалов поля (uM - uN).3. According to the diagram of Fig. 1, with the help of the supply dipole AB, which is powered by the generator, an electric field is excited in the mineral layer (in our case, the coal seam) and the voltage drop (u A - u B ) is recorded across it, using the receiving dipole MN, to which the field receiver is connected, the potential difference of the field is measured (u M - u N ).

4. Находится образ Радона и полученные дискретные значения, соответствующие точкам регистрации, аппроксимируются полиномом Лагранжа (см. фиг.2).4. The Radon image is found and the obtained discrete values corresponding to the registration points are approximated by the Lagrange polynomial (see figure 2).

5. Меняется угол между направлениями «просвечивания» и направлением выработок, для этого снова размечаются точки установки приемного и питающего диполей в выработках, т.е. устанавливаются новые направления просвечивания (зондирования) и с требуемой детальностью проводятся зондирования (просвечивание) угольного пласта, при этом находится второй образ Радона и аппроксимируется полиномом Лагранжа. Указанные операции являются существенным отличием предполагаемого изобретения от прототипа.5. The angle between the directions of "transmission" and the direction of the workings changes; for this, the points of installation of the receiving and feeding dipoles in the workings are again marked, i.e. are established new directions of scanning (sounding) and sounding (scanning) of the coal seam with the required detail, while the second Radon image is found and approximated by the Lagrange polynomial. These operations are a significant difference between the proposed invention and the prototype.

6. В последующем угол меняется и все повторяется при новом значении угла зондирования (просвечивания). От количества полученных образов зависит точность восстановления функции поглощения поля. Таким образом повышается точность исследования.6. Subsequently, the angle changes and everything is repeated with a new value of the angle of sounding (transmission). The accuracy of reconstructing the field absorption function depends on the number of images obtained. Thus, the accuracy of the study is increased.

7. Далее по полученным образам Радона восстанавливается функция поглощения электрического поля μ(х,y) углепородным массивом. Задавая кородинаты иследуемого объекта (учаска) x и y для функции μ(х,y), строится томографическая модель поглощения электрического поля μ(х,y) углепородным массивом.7. Next, using the obtained Radon images, the absorption function of the electric field μ (x, y) by the coal-rock mass is reconstructed. By specifying the corodinates of the object under study (section) x and y for the function μ (x, y), a tomographic model of the absorption of the electric field μ (x, y) by the coal-rock mass is constructed.

8. Анализируя томографическую модель, по степени поглощения электрического поля, определяется место (места) геологических нарушений, потенциально опасных по динамическим явлениям зон угольного пласта, или выбросоопасной зоны угольного пласта на исследуемом участке. На фиг. 3 показано место расположения геологического нарушения угольного пласта, найденное по 21 образу Радона. 8. Analyzing the tomographic model, according to the degree of absorption of the electric field, the place (places) of geological disturbances, potentially dangerous by the dynamic phenomena of the zones of the coal seam, or the outburst-hazardous zone of the coal seam in the investigated area are determined. FIG. 3 shows the location of the geological disturbance of the coal seam, found from 21 Radon images.

Claims (6)

Способ электротомографии углепородного массива, включающий размещение электродов четырехэлектродной установки в оконтуривающих изучаемый участок выработках, возбуждение электрического поля через токовые электроды А и В, измерение его величины через измерительные электроды, причем электроды питающего диполя АВ размещают в одной выработке, электроды приемного диполя MN – в другой выработке, при этом электроды А и М размещают в кровле пласта, электроды В и N – в почве пласта, отличающийся тем, что питающий и приемный диполи располагают таким образом, что условная линия, проведенная между их концами, находится под углом к направлению выработки, который является углом зондирования, угол задают условно и сохраняют при перемещении диполей в пределах выемочного столба, определяют падение напряжений на питающих и приемных электродах в каждом положении диполей, по которым строится образ Радона для заданного угла зондирования, затем данные операции повторяют при других значениях угла зондирования для получения других образов Радона, по которым методом двумерной фильтрации определяют функцию поглощения электрического поля углепородным массивом по формулеThe method of electrotomography of a coal-rock mass, including the placement of electrodes of a four-electrode installation in the mine workings outlining the study area, excitation of an electric field through current electrodes A and B, measurement of its magnitude through measuring electrodes, and the electrodes of the supplying dipole AB are placed in one mine, the electrodes of the receiving dipole MN - in another working, while electrodes A and M are placed in the top of the seam, electrodes B and N - in the soil of the seam, characterized in that the supply and receiving dipoles are positioned in such a way that the conditional line drawn between their ends is at an angle to the direction of the working, which is the sounding angle, the angle is set conditionally and is stored when the dipoles move within the extraction column, the voltage drop across the supply and receiving electrodes in each position of the dipoles is determined, along which the Radon image is constructed for a given sounding angle, then these operations are repeated at other values the sounding angle for obtaining other Radon images, according to which the function of absorption of the electric field by the coal-rock mass is determined by the method of two-dimensional filtration according to the formula
Figure 00000007
,
Figure 00000007
,
где:
Figure 00000008
,
Figure 00000009
- разность потенциалов,
where:
Figure 00000008
,
Figure 00000009
- potential difference,
μ - коэффициент поглощения или линейный коэффициент ослабления,μ - absorption coefficient or linear attenuation coefficient, dt - приращение – дифференциал координаты t в повернутой на угол системе координат ost, dt - increment - differential of the t coordinate in the ost coordinate system rotated by an angle, и, используя полученную функцию поглощения электрического поля, строят томографическую модель исследуемого участка, на которой определяются участки поглощения электрического поля, по которым выявляются места возможных выбросоопасных зон, геологических нарушений, определяются границы зон и геологических нарушений на исследуемом участке.and, using the obtained electric field absorption function, a tomographic model of the investigated area is constructed, on which the areas of electric field absorption are determined, according to which the places of possible outburst hazardous zones, geological disturbances are identified, the boundaries of zones and geological disturbances in the investigated area are determined.
RU2021106139A 2021-03-10 2021-03-10 Method for electrical tomography of a carbonaceous seam RU2761811C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021106139A RU2761811C1 (en) 2021-03-10 2021-03-10 Method for electrical tomography of a carbonaceous seam

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021106139A RU2761811C1 (en) 2021-03-10 2021-03-10 Method for electrical tomography of a carbonaceous seam

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2761811C1 true RU2761811C1 (en) 2021-12-13

Family

ID=79175107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021106139A RU2761811C1 (en) 2021-03-10 2021-03-10 Method for electrical tomography of a carbonaceous seam

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2761811C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4041372A (en) * 1975-09-08 1977-08-09 Continental Oil Company Apparatus for multi-channel induced polarization surveying
RU2019698C1 (en) * 1991-12-11 1994-09-15 Константин Климентьевич Козел Method for geoelectric tomography of unstable roofs of coal seams
RU2210092C1 (en) * 2002-08-08 2003-08-10 Марченко Михаил Николаевич Way of geological and electric prospecting
RU2363965C1 (en) * 2008-07-17 2009-08-10 Михаил Михайлович Задериголова Method designed to monitor local irregularities and geodynamic zones of geological section top part (gst)
RU2453872C1 (en) * 2011-01-17 2012-06-20 Владимир Сергеевич Могилатов Geoelectric survey method and apparatus for realising said method
RU2604533C2 (en) * 2015-04-02 2016-12-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН) Method for prediction of coal methane resources at area of abandoned mine
RU2722172C1 (en) * 2019-02-25 2020-05-28 Акционерное общество "Научный центр ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности в горной отрасли" Method of dipole-dipole electroprofiling of coal-bearing rock mass for prediction of sections of coal bed inhomogeneity

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4041372A (en) * 1975-09-08 1977-08-09 Continental Oil Company Apparatus for multi-channel induced polarization surveying
RU2019698C1 (en) * 1991-12-11 1994-09-15 Константин Климентьевич Козел Method for geoelectric tomography of unstable roofs of coal seams
RU2210092C1 (en) * 2002-08-08 2003-08-10 Марченко Михаил Николаевич Way of geological and electric prospecting
RU2363965C1 (en) * 2008-07-17 2009-08-10 Михаил Михайлович Задериголова Method designed to monitor local irregularities and geodynamic zones of geological section top part (gst)
RU2453872C1 (en) * 2011-01-17 2012-06-20 Владимир Сергеевич Могилатов Geoelectric survey method and apparatus for realising said method
RU2604533C2 (en) * 2015-04-02 2016-12-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ НЕДР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПКОН РАН) Method for prediction of coal methane resources at area of abandoned mine
RU2722172C1 (en) * 2019-02-25 2020-05-28 Акционерное общество "Научный центр ВостНИИ по промышленной и экологической безопасности в горной отрасли" Method of dipole-dipole electroprofiling of coal-bearing rock mass for prediction of sections of coal bed inhomogeneity

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
В.В. ИВАНОВ и др. Промышленная безопасность и геомеханика, Применение метода электротомографии к определению местоположения нарушений и выбросоопасных зон угольных пластов, Вестник, N 4, 2019, см. с. 20-22, рис. 1, 2. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Militzer et al. Theoretical and experimental investigations for cavity research with geoelectrical resistivity methods
Samyn et al. Integrated geophysical approach in assessing karst presence and sinkhole susceptibility along flood-protection dykes of the Loire River, Orléans, France
Liu et al. Comprehensive ahead prospecting for hard rock TBM tunneling in complex limestone geology: a case study in Jilin, China
CN112965141A (en) Delineation method for favorable section of uranium polymetallic ore
Cardimona zywvutsrqponmlihgfed
JP2013181804A (en) Method for surveying cavity of pavement
Kuras et al. Capacitive resistivity imaging with towed arrays
Asfahani et al. Integrated geophysical and morphotectonic survey of the impact of Ghab extensional tectonics on the Qastoon dam, Northwestern Syria
Bharti et al. Mapping of decades-old underground coal mine workings using electrical resistivity tomography
RU2761811C1 (en) Method for electrical tomography of a carbonaceous seam
US10310071B1 (en) Standoff geophysical anomaly detection system and method
Takahashi ISRM suggested methods for land geophysics in rock engineering
RU171364U1 (en) A device for mobile radio wave diagnostics of soils of the upper part of a geological section
RU2568986C1 (en) Method of geological monitoring
Kirsch et al. Geoelectrical methods
Bagare et al. 2D Electrical study to delineate subsurface structures and potential mineral zones at Alajawa Artisanal Mining Site, Kano State, Nigeria
Metwaly et al. Detecting cavernous features in Al Kharj, Saudi Arabia: advancements in TEM and ERT geophysical measurements
CN114137036A (en) Grouting range rapid detection method based on adjacent source potential resistivity
Munk et al. Detection of underground voids in Ohio by use of geophysical methods
RU2332690C1 (en) Method of geological prospecting
Louis et al. Geophysical imaging of faults and fault zones in the urban complex of Ano Liosia Neogene basin, Greece: synthetic simulation approach and field investigations
CN111424633A (en) Method for rapidly detecting roadbed diseases
KR102403250B1 (en) Data collection device for electric resistivity exploration and its method
Qi et al. An array source TEM apparent resistivity conversion and differential conductivity imaging method and its potential applications
RU2581768C1 (en) Method for geoelectric prospecting

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner