井下巷道掘进头偶极-偶极直流电阻率超前探测方法

本发明涉及矿井地球物理勘探，尤其是涉及井下巷道掘进头偶极-偶极直流电阻率超前探测方法。

背景技术：

1、直流电阻率法是《煤矿防治水细则》中规定的井下巷道掘进头超前探测方法之一，目前，直流电阻率法超前探采用三极或三点三极装置。

2、该探测装置施工时有一个供电电极必须布置在无穷远处(距掘进工作面500～1000m)，会出现因无穷远极接地不良或导线断路而往返检查的情况，施工效率低；同时，三极装置比偶极装置的分辨率低。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供井下巷道掘进头偶极-偶极直流电阻率超前探测方法，较传统探测装置分辨率更高；每次测量仅移动一个电极，差错率低，施工效率高，能够有效辨识井下地电干扰，为观测仪器的智能化读数提供了方法途径；可以消除测量集电极mn附近电性不均匀体的影响，可突出巷道掘进头前方的异常。

2、为实现上述目的，本发明提供了井下巷道掘进头偶极-偶极直流电阻率超前探测方法，包括邻近掘进头布置4个电极作为供电电极，编号分别为1、2、3、4；间隔na距离后布置m个电极作为测量电极，编号分别为n+4、n+5、···、n+m+3，取n＝1～3，(n+m)a≥2d，d为超前探测的最大目标距离。

3、优选的，分别选取第1、2号电极作为供电电极a和b，选取第(n+4)、(n+5)号电极作为测量电极m、n。

4、优选的，保持供电电压不变的情况下，连续观测三次测量偶极mn间的电位差，分别记为按下式计算三次观测电位差的偏差值：

5、

6、

7、如果δi≤3～5％，i＝1,2,3，则将三次观测电位差的平均值v作为测量偶极mn的电位差，否则重复观测，直到符合要求为止，将测量偶极mn电位差和供电偶极ab回路中的电流强度一并记录下来，供计算视电阻率使用。

8、优选的，移动供电电极a至第3号电极位置，其他电极位置保持不变，重复步骤3。

9、优选的，移动供电电极b至第4号电极位置，其他电极位置保持不变，重复步骤3。

10、优选的，移动测量电极m至第(n+6)号电极位置，其他电极位置保持不变，重复步骤3。

11、优选的，移动供电电极b至第2号电极位置，其他电极位置保持不变，重复步骤3。

12、优选的，移动供电电极a至第1号电极位置，其他电极位置保持不变，重复步骤3。

13、优选的，重复步骤4～8，每次仅移动一个电极，交叉滚动测量，直至测量电极n移动至第(n+m+3)号电极位置，即测量结束。

14、优选的，整理数据，计算视电阻率对计算得到的视电阻率值采用比值法进行处理，计算公式如下：

15、

16、其中，为视电阻率平均值，f(i)为比值视电阻率。

17、根据步骤计算所得的比值视电阻率，绘制比值视电阻率断面等值线图，其中，x坐标为超前探测距离，y坐标为巷道高度，等值线标值为比值视电阻率。

18、因此，本发明采用上述结构的巷道掘进头偶极-偶极直流电阻率超前探测方法，

19、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.井下巷道掘进头偶极-偶极直流电阻率超前探测方法，其特征在于：邻近掘进头布置4个电极作为供电电极，编号分别为1、2、3、4；间隔na距离后布置m个电极作为测量电极，编号分别为n+4、n+5、···、n+m+3，取n＝1～3，(n+m)a≥2d，d为超前探测的最大目标距离。

2.根据权利要求1所述的井下巷道掘进头偶极-偶极直流电阻率超前探测方法，其特征在于：分别选取第1、2号电极作为供电电极a和b，选取第(n+4)、(n+5)号电极作为测量电极m、n。

3.根据权利要求1所述的井下巷道掘进头偶极-偶极直流电阻率超前探测方法，其特征在于：保持供电电压不变的情况下，连续观测三次测量偶极mn间的电位差，分别记为按下式计算三次观测电位差的偏差值：

4.根据权利要求2所述的井下巷道掘进头偶极-偶极直流电阻率超前探测方法，其特征在于：移动供电电极a至第3号电极位置，其他电极位置保持不变，重复步骤3。

5.根据权利要求2所述的井下巷道掘进头偶极-偶极直流电阻率超前探测方法，其特征在于：移动供电电极b至第4号电极位置，其他电极位置保持不变，重复步骤3。

6.根据权利要求2所述的井下巷道掘进头偶极-偶极直流电阻率超前探测方法，其特征在于：移动测量电极m至第(n+6)号电极位置，其他电极位置保持不变，重复步骤3。

7.根据权利要求2所述的井下巷道掘进头偶极-偶极直流电阻率超前探测方法，其特征在于：移动供电电极b至第2号电极位置，其他电极位置保持不变，重复步骤3。

8.根据权利要求2所述的井下巷道掘进头偶极-偶极直流电阻率超前探测方法，其特征在于：移动供电电极a至第1号电极位置，其他电极位置保持不变，重复步骤3。

9.根据权利要求2所述的井下巷道掘进头偶极-偶极直流电阻率超前探测方法，其特征在于：重复步骤4～8，每次仅移动一个电极，交叉滚动测量，直至测量电极n移动至第(n+m+3)号电极位置，即测量结束。

10.根据权利要求1所述的井下巷道掘进头偶极-偶极直流电阻率超前探测方法，其特征在于：整理数据，计算视电阻率对计算得到的视电阻率值采用比值法进行处理，计算公式如下：

技术总结
本发明公开了井下巷道掘进头偶极‑偶极直流电阻率超前探测方法，包括邻近掘进头布置4个电极作为供电电极，编号分别为1、2、3、4；间隔na距离后布置m个电极作为测量电极，编号分别为n+4、n+5、···、n+m+3，取n＝1～3，(n+m)a≥2d，d为超前探测的最大目标距离。本发明采用的巷道掘进头偶极‑偶极直流电阻率超前探测方法，较传统探测装置分辨率更高；每次测量仅移动一个电极，差错率低，施工效率高，能够有效辨识井下地电干扰，为观测仪器的智能化读数提供了方法途径；可以消除测量集电极MN附近电性不均匀体的影响，可突出巷道掘进头前方的异常。

技术研发人员：岳建华,滕小振,鲁凯亮,宗威,张河瑞,习丹阳,孙超,胡双贵,史唯剑
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21