3.2直流电透视3.2流电透视.doc

PAGE  PAGE 7 §3.2 矿井直流电透视法 3.2.1 矿井直流电透视原理 矿井直流电透视法的原理与矿井无线电波透视法（坑透法）类似，它把供电电极A（有时用偶极AB）和测量电极MN分别布置在采煤工作面两相邻巷道中，采用直流供电，通过测量MN间的电位差，研究两巷道间工作面内及围岩中的电场分布规律，用于探测工作面内部及其顶底板岩层内的含水、导水构造异常。 矿井直流电透视装置形式有多种，如图3-2-1所示，其中A、B为供电电极，M、N为测量电极。 （a）轴向单极—偶极法 （b） 赤道单极—偶极法 （c） 轴向偶极—偶极法1 （d）赤道偶极—偶极法1 （e） 轴向偶极—偶极法2 （f） 赤道偶极—偶极法2 图3-2-1 直流电透视法的几种布极方法 下面，以三层矿井地电模型（其中表示煤层顶板电阻率、表示煤层电阻率，表示底板阻率，A为供电点位置）为例计算理论曲线，来分析不同布极方式的电场分布规律及特征。 图3-2-2a、图3-2-2b分别为轴向单极—偶极和赤道单极—偶极电极排列情况下对应的理论电位差曲线。图3-2-3为所有电极排列方式对应的理论电位差曲线。 经计算对比图3-2-3中所有电极排列组合形式下对应的电位差曲线可知，赤道偶极—偶极法1和轴向偶极—偶极法2所对应的理论电位差曲线与图3-2-2a曲线形态相似；轴向偶极—偶极法1和赤道偶极—偶极法2对应的理论电位差与图3-2-2b曲线相似，但其曲线变化的幅度有较大的差异。 （a）轴向单极—偶极 （b）赤道单极—偶极 图3-2-2 单极—偶极工作装置电位差响应曲线 1 ：轴向单极—偶极法 2 ：赤道单极—偶极法 3 ：轴向偶极—偶极法1 4 ：赤道偶极—偶极法1 5 ：轴向偶极—偶极法2 6 ：赤道偶极—偶极法2 图3-2-3 各种方法电位差响应大小比较 从图3-2-3上可以看出赤道单极—偶极法(b)、轴向偶极—偶极法1(c)和赤道偶极—偶极法2(f)三种布极方式的幅值较小，切存在零点，不利于实际观测。而轴向单极—偶极法(a)、赤道偶极—偶极法(d)、轴向偶极—偶极法2(e)这几种电极排列形式的电位差响应特征较为明显，特别是在供电点对应方向幅值较大，有利于仪器测量，精度高，是较常用的排列方??。 2．赤道偶极—偶极法 赤道偶极—偶极法有两种布极方式（见图3-2-1），其正演理论电位差曲线如图3-2-2a所示，电位差曲线为上拱形，中间极大值两边对称，随着极距，。图3-2-4和图3-2-5分别为应用赤道偶极—偶极布极形式下所计算电位差随巷道底板和煤层岩性变化的情况。对比图3-2-4、图3-2-5可知，该方法对煤层顶底板岩性变化反映灵敏，而对煤层岩性变化反映不灵敏。因此，赤道偶极—偶极适于探测煤层顶、底板内岩性的变化情况。 1 ：=0.1 2 ：= 3 ：=10 图3-2-4 底板电阻率变化情况（赤道偶极—偶极法1） 1 ：=0.1 2 ：= 3 ：=10 图3-2-5 煤层电阻率变化情况（赤道偶极—偶极法1） 对于以上六种直流电透视方法逐一分析后可知，图3-2-2中所示的直流电透视方法主要反映了煤层顶、底板内部岩性的变化，而对煤层内部电性的变化反映不灵敏，即对工作面煤层内的局部异常探测精度较低。 3. 煤层偶极—偶极法 对于工作面煤层内部的局部异常构造，采用煤层偶极—偶极法（顶、底板偶极—偶极法）来进行探测。即将两供电电极A、B以及测量电极M、N分别置于工作面两侧巷道的上、下界面，在测量过程中相对固定AB；在另一巷道相对移动M、N极，使偶极排列可能呈扇形覆盖测量区域（见图3-2-6）。 图3-2-6 探测煤层内地质异常的布极方法 图3-2-7为底板岩性变化时，用煤层偶极—偶极法所测量的电位差曲线变化，从图3-2-7上可以看出，当底板岩性变化时，该方法所测量的电位差几乎没有变化，说明该方法对底板岩性变化没有反映。而图3-2-8为煤层电性变化时该方法的电位差响应曲线，当煤层电阻率值与顶底板电性参数相差越大时，电位差响应越大。随着距供电点的，电位差值趋近于零。 1 ：=0.1 2 ：= 3 ：=10 图3-2-7 底板岩性变化情况（煤层偶极—偶极法） 1 ：=0.1 2 ：= 3 ：=10 图3-2-8 煤层岩性变化情况（煤层偶极—偶极法） 根据电场分布规律，MN电极所测量的两等位面间的电位差主要反映了两等位面间勘探体积内的电性变化。对于以上七种电极组合方法，前六种在勘探体积内，顶底板占主导地位，主要反映煤层顶底板内的电性变化规律。煤层偶极—偶极法在MN间勘探体积内，煤层占主导地位，主要反映煤层内的电性变化。因此，在进行矿井电法勘探的过程中，应