成　磊（太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院,太原　030024）

直流電法物探低阻解釋分析

成磊
（太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院,太原030024）

摘要:對(duì)煤礦地區(qū)需要對(duì)地下物體進(jìn)行技術(shù)方法的提前探測(cè)，目前采用比較多的方式為直流電法物探對(duì)于地下情況進(jìn)行了解，主要的解釋內(nèi)容是保證直流電法測(cè)定的低阻區(qū)的解釋來(lái)進(jìn)行預(yù)報(bào)。采用直流電法在解釋過(guò)程中，解釋結(jié)果的準(zhǔn)確度直接影響后期各項(xiàng)工作的開(kāi)展，因此必須保證工程技術(shù)方法解釋的準(zhǔn)確性，保證該技術(shù)的應(yīng)用廣泛度。筆者通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)解釋過(guò)程對(duì)比實(shí)際情況，其中存在的差異位置進(jìn)行全面的分析，總結(jié)出一套新型的資料解釋方法，有效的降低在解釋過(guò)程中出現(xiàn)的種種問(wèn)題，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，結(jié)合直流電法的常規(guī)解釋能夠有效的保證解釋的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞:直流電法；物探；低阻；解釋分析

0　引言

礦井直流電法預(yù)測(cè)技術(shù)常規(guī)模式是采用三點(diǎn)三極的方法對(duì)煤礦巷道的基本情況進(jìn)行初步了解，礦井直流電法是在“三點(diǎn)源發(fā)”的基礎(chǔ)不斷的總結(jié)和完善實(shí)現(xiàn)的，勘探方法比較簡(jiǎn)單，對(duì)于水資源的勘察準(zhǔn)確度比較高，并且探測(cè)深度大，因此在應(yīng)用過(guò)程中比較廣泛。

三點(diǎn)三極探測(cè)法在應(yīng)用過(guò)程中采用的理論支撐是點(diǎn)源電流場(chǎng)和球體交匯理論。點(diǎn)源電流場(chǎng)理論是根據(jù)球?qū)ΨQ(chēng)原理而發(fā)展的，利用測(cè)量電極MN測(cè)量巷道底板過(guò)程中，測(cè)量的主要內(nèi)容為三個(gè)點(diǎn)所合成的球心，兩者間距為MN長(zhǎng)度的球殼體積內(nèi)整體的電阻率變化情況，實(shí)現(xiàn)一次測(cè)定3組視電阻率取值。在解釋過(guò)程中能夠結(jié)合所得三組視電阻率值和球體交匯原理來(lái)校正所得數(shù)據(jù)，將干擾因素逐步排除，提升整體解釋數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。

電源電流場(chǎng)以及球體交匯理論可以在廣義來(lái)描述地下巷道前方的基本情況，但是在詳細(xì)的資料數(shù)據(jù)解釋處理過(guò)程中，消除測(cè)量階段獲取的干擾波形的難度較大，在具體位置的確定上準(zhǔn)確度也有待提升。

1　均值曲線法資料解釋技術(shù)

在目前我國(guó)應(yīng)用的比較多的方法中直流電法物探技術(shù)對(duì)于低阻區(qū)解釋軟件都是結(jié)合surfer來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)等值線填充工作的，在操作過(guò)程中不需要復(fù)雜的人為操作，并且圖像的形成效果比較良好，不足之處在于解釋精度不足，一般情況只能達(dá)到60%左右。

本文的主要研究?jī)?nèi)容是避免從純數(shù)據(jù)的角度對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，而是選擇與均值差值類(lèi)似的模式來(lái)處理相關(guān)的數(shù)據(jù)和資料，取得的工程使用效果良好，本文將其稱(chēng)之為均值曲線法資料解釋技術(shù)，主要的步驟為以下四個(gè)：

第一，首先將3個(gè)電極中獲得的探測(cè)數(shù)據(jù)劃分為3個(gè)組別，分別畫(huà)出視電阻率曲線分布圖，將橫坐標(biāo)采用測(cè)量點(diǎn)距離1號(hào)供電電極的距離作為標(biāo)準(zhǔn)，縱坐標(biāo)為視電阻率的值。

第二，將3條不同的視電阻率曲線獲得的同一探測(cè)距離處的視電阻率求得均值，得到相應(yīng)的均值曲線，均值曲線表示的含義是在不同距離下視電阻率均值，與之前相同，在該坐標(biāo)系中，橫坐標(biāo)為視電阻率均值與電極的距離，縱坐標(biāo)為電極在不同距離處的視電阻率值。

第三，比較第一步和第二步獲得的視電阻率曲線，如果原始的視電阻率值與均值視電阻率值相對(duì)出現(xiàn)前者小于后者的情況，則說(shuō)明該位置為低阻異常區(qū)。為了有效的進(jìn)行對(duì)比，筆者將相對(duì)完整的其他兩條曲線等間距的平移，使其能夠在同一坐標(biāo)系中顯示相應(yīng)的視電阻率曲線。

第四，通過(guò)上述步驟的處理，能夠?qū)D像中的低阻異常區(qū)找出來(lái)，大致標(biāo)注出相應(yīng)的位置，然而由于本身直流電法技術(shù)采用的是“點(diǎn)源電流場(chǎng)”作為自身的支撐理論來(lái)逐漸進(jìn)行地質(zhì)體的解釋?zhuān)跍y(cè)量過(guò)程中，極點(diǎn)在測(cè)量時(shí)能夠夠在巷道底板處進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)量工作，將供電極作為球心，厚度指標(biāo)為測(cè)量電極間距中體積范圍內(nèi)的介質(zhì)電阻率值。如果在巷道中存在一定的影響巷道頂?shù)装咫娏骰蛘邆?cè)向有低阻異常體的情況，將會(huì)對(duì)地下真實(shí)情況造成影響，這時(shí)應(yīng)當(dāng)結(jié)合采用球體交匯的原理來(lái)去除相應(yīng)的干擾影響。

2　交集資料解釋法

通過(guò)分析大量的實(shí)際工程數(shù)據(jù)與解釋結(jié)果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)采用均值直流電法在數(shù)據(jù)處理上準(zhǔn)確度嚴(yán)重不足，經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在解釋過(guò)程中，如果相同的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，無(wú)論采用哪一種方法來(lái)進(jìn)行處理最終的結(jié)果都存在比較大的誤差，而研究人員發(fā)現(xiàn)，摒棄原本的均值法，采用取交集的方法，即對(duì)于出現(xiàn)差異的位置確定存在異常，而是對(duì)于兩個(gè)解釋判斷都存在異常的情況才判定為異常區(qū)。

利用河北某礦區(qū)的勘探資料進(jìn)行說(shuō)明，現(xiàn)場(chǎng)的基本情況如下：巷道采用下山掘進(jìn)進(jìn)行，迎面存在的絕大部分內(nèi)容為浮煤以及煤泥，這樣的實(shí)際情況對(duì)于直流電法測(cè)量結(jié)果造成一定的不利影響。

通過(guò)分析的資料可知，在該巷道內(nèi)電極前方20m左右位置存在低阻異常區(qū)，顯示在巷道內(nèi)電極前方20m和50m左右的位置都存在一定的低阻異常區(qū)，根據(jù)取交集的方法，兩組曲線都指向相同的20m位置處的低阻異常區(qū)，而50m處位置的異常為假異常，最終工程技術(shù)措施驗(yàn)證，在前面24m處巖層的頂板已經(jīng)破碎，并且在錨桿處還有水的存在，這是導(dǎo)致低阻異常的真實(shí)原因，而在50m處沒(méi)有發(fā)現(xiàn)實(shí)際地質(zhì)體造成異常。

3　結(jié)束語(yǔ)

直流電法物探在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中憑借本身簡(jiǎn)單易操作的特點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用礦山巷道前方預(yù)測(cè)工作中，但是由于本身的工程資料信息受到的影響因素比較多，在解釋過(guò)程中可能導(dǎo)致一定的誤差。采用取交集資料解釋的方法能夠有效的處理低阻解釋過(guò)程中的問(wèn)題，將假異常區(qū)排除，更準(zhǔn)確的對(duì)巷道前方情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，提升解釋準(zhǔn)確度。

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