1、2、基本原理 23、仪器简介 33.1 仪器概述 33.2 主要功能 33.3技术特点 44、巷道掘进头超前探测施工方法技术 44.1工作原理 44.2测点布置与工作量 54.2.1 施工方案 54.2.2 数据的采集和存储方式 55、资料处理与解释 65.1 软件功能简介 65.2 软件界面布局 76、试验成果 77、成果报告解释说明 9序 言瓦斯、水灾、火灾、粉尘、顶板冒落五大自然灾害仍然是威胁和制约矿井正常开采的主要因素。YTD400（A）矿井全方位探测系统是西安高新技术企业-西安博深矿用设备技术发展有限公司-为矿井下含有瓦斯、粉尘等爆炸性危险等特定环境下探测隐伏矿体、含导水构造等局部异
2、常地质体而设计、制造的多功能、矿井物探综合勘探系统。系统包括YTD400（A）矿井全方位探测仪、矿井电法数据处理与解释软件系统两大部分。该系统在矿井物探技术功能集成、数据处理、解释与成图功能集成等方面均有独到创新，在同行业中处于领先地位。1、工程概况采用矿井全方位探测仪探查岩脚田煤矿1190瓦斯巷前方含水异常地质体。2、基本原理以岩、矿石与含水地质体之间的电性差异为物质基础，通过布置在巷道内的供电电极在巷道周围岩层中建立起全空间的稳定人工电场，该稳定电场特征取决于巷道周围岩石的电性特征及其赋存状态，再通过测量电极观察和研究地壳周围人工电场的变化和分布规律，使用全空间电场理论处理和解释，进而得到
3、巷道周围岩石中引起电场变化的水文、地质构造等状况。 表3-1 一般煤系地层常见岩石电阻率值1岩 名煤泥 岩砂 岩石灰岩矿井水电 阻 率 （m ） 1010415011056041051103、仪器简介3.1 仪器概述YTD400（A）矿井全方位探测仪是由西安博深矿用设备技术发展有限公司独立开发完成的、具有自主知识产权的高科技产品。是运用现代最新矿井地质勘探技术和理论，为在井下含有瓦斯、粉尘等爆炸性危险等特定环境下探测隐伏矿体、含导水构造等局部异常地质体而设计、制造的多功能矿井物探综合勘探系统。该系统包括YTD400（A）矿井全方位探测仪、矿井电法数据处理与解释软件两大部分。该系统在矿井物探技术
4、功能集成，数据处理、解释与成图功能集成等方面均有独到的创新，在同行业中处于领先地位。探测仪具有安全性能好、技术性能优越、探水性高、操作使用方便、体积小、重量轻等显著特点，特别适用于井下水害探测预报，是煤矿安全生产的有力保障。3.2 主要功能巷道掘进头超前探测探测巷道掘进头前方（或前侧方）100米范围内的断层、陷落柱、含水裂隙等局部异常地质体的位置及赋水性强弱。减少钻探工作量，提高巷道掘进效率，避免发生突水事故，确保巷道掘进安全。单巷道顶、底板及侧帮探测利用电测深技术，探测巷道顶板、底板及巷道两边侧帮100米范围内的含水异常地质体的位置及赋水性强弱。为矿化带的开采方案设计或灾害水体的抽、排、疏、
5、降提供技术资料。工作面顶底板探测利用电透视法探查工作面顶、底范围内含水异常地质体或矿化体的平面位置、垂向高（深）度等空间特性。为矿体开采或采前防治水技术措施的实施提供依据。3.3技术特点 多功能集成。实现收、发一体，一机多能，可灵活组合使用。既减轻劳动强度、提高功效，又可达到全方位探测的功能。 多频点工作。采用有多频点的选频发射、等频接收的工作方式。既避开井下强干扰背景，提高微弱信号的识别和处理能力，又可实现多层段数据采集，便于异常地质体的空间分析与解释。 自动反演解释。系统数据处理软件可进行三维电法数据反演，将能得到更小的计算误差，从而给出可靠的反演结果，更逼近实际地质条件。 CT成像处理与
6、成图。借助于医学CT技术，针对电透视功能块的数据，实现了CT成像处理与成图。大大提高了数据处理、解释的速度与精度，并使解释成果更加直观。4、巷道掘进头超前探测施工方法技术4.1工作原理超前探测是研究掘进头前方地层电性变化规律，预测掘进头前方含水、导水构造的分布和发育情况的一种电法探测技术。采用三极装置，一个电极在无穷远，对巷道内测量电极的影响可以忽略不计，故其电场分布近似为点电源电场，一个电极向全空间均匀介质中的A点供电。以A点为中心形成电场，向四周均匀放射电流。 距A等距离点组成一个球形等势面，等势面的变化代表整个球壳中电性异常的综合反映，这就是直流电超前探测的基本理论。4.2测点布置与工作
7、量4.2.1 施工方案设计步长为4m，探测深度为39m。具体施工如下：第一步：以皮卷尺为测量工具，在距迎头0m处为起始点按4m为间距，一次标点为1、2、320。第二步：在、2和3号布设供电电极A1、A2和A3。第三步：在4号点以后均布设为记录点。第四步：测量时将供电电极A和B（无穷远）固定，当A1供电时，测量电极M和N在4和5号点处，记录采集数值；然后M电极从4号点移到6号点，A1再次供电记录数据；依次这样交替移动M和N电极，由A1供电分别记录各点数据，直到20号点结束。第五步：当第四步结束后，再以A2和A3分别为供电电极重复第四步操作，直至跑极结束，达到设计探测目的。4.2.2 数据的采集和
8、存储方式数据采集自动采集记录；存储方式手动存储，以人工手动记录为辅。4.2.3 施工时间施工时间为1.5小时。其中15分钟为施工前的准备（布线、布极等），60分钟为数据采集时间，15分钟的收工时间。5、资料处理与解释资料处理与解释方法有人工交汇法与CT成像法两种。现在一般都用CT成像方法解释。交汇法就是根据集流效应使得点源场中低阻良导电地质体方向上的电位下降梯度增大（高阻地质体情况，则刚好相反），根据异常曲线的拐点来划分异常区间，并交汇出异常范围的方法。这种方法受个人经验因素影响。层析成像法：1972年首台X射线CT机问世，此后CT技术迅速渗透到其它领域，穿透波由X射线扩展到地震波、超声波、无
9、线电波等。其探测应用范围也从人体扩展到整个地球物理勘探。八十年代中后期，S/M.Lee根据电磁波与地震波的相似性，实现了拟地震法电磁数据成像；我国在这方面的研究应用发展很快。现在地震波层析成像，无线电波层析成像等已取得了比较理想的地质效果。而YTD400（A）矿井全方位探测仪则是新的尝试。解释原则：层析成像图件是以颜色分级的，原则上分多级,以便更细致地划分电性的递变规律。但实际解释中,应结合有关已知地质资料来划分级别，使物探资料更切合实际地质规律。根据数理统计学，可把数据分成： 5个级别,并可设定为异常阀值（其中为参数算术平均值，为参数的标准偏差值）。对于的区域，可定义为相对异常区。异常性质则
10、根据异常形态结合地质条件与构造发育规律进行综合分析与判断。5.1 软件功能简介Sounder2008系统软件主要用来对YTD400（A）矿井全方位探测仪所采集的数据进行编辑、处理、解释与成图。涵括了井下水文物探中的测深、超前、透视等主要探测技术内容，实现井下空间全方位探测。软件功能齐全、操作方便；资料处理速度快、成果解译准确、直观。5.2 软件界面布局该软件系统安装简单，中文界面操作更加方便、直观. 下图为软件（图形）的主界面，包括菜单栏、工具栏、状态栏、图元列表区、图元属性区、画布以及标尺等。菜单包括了软件所有可用功能，工具栏列出了常用功能，图元列表列出当前画布中的所有图元对象，图元属性用来
11、显示或者编辑当前选中的图元，状态栏列出软件重要信息，成图区用来显示图形及标尺指示画布的坐标系。6、试验成果 1、1190瓦斯巷超前探测成果图群力煤矿巷超前探测成果图日期2012年9月15日施工地点测点位置距离迎头0.5米施工人员探测成果图结论与建议 1、岩脚田煤矿1190瓦斯巷超前探测深度为39米 2、本次探测共发现两个低阻异常；第一个低阻位于迎头1米范围强度较强，范围较小，是迎头积水所至。第二个低阻位于迎头35米范围强度较强，范围较小. 3、请技术人员结合本矿实际地质情况分析，在掘进通过改低阻异常时加强水文观测，做好记录，确保安全生产。采掘对比7、成果报告解释说明一、 成果图数值解释图1如图
12、1：成果图中448为探测深度标尺，单位为米。“0”代表迎头，后面依次为距迎头的探测深度。图2如图2：成果图中数字为相应探测视电阻率的比值色标。二、 异常性质判定成果图中共出现三种颜色分别为蓝色、黄色和红色。蓝色代表赋水性相对较强；黄色及红色代表不含水。造成“蓝色”成因一般有5种：1、裂隙发育 2、含水断层3、含水陷落柱 4、积水老巷5、顶板淋水造成“红色”成因一般有4种：1、不含水断层 2、不含水陷落柱3、不含水老空巷 4、岩性变化三、 如何验证成果报告由于各地区地质条件不同，因此引起低阻区域的数值也存在差异。例1：山东地区红色值为120以上时就有可能是不含水构造，蓝色低阻值在60以下打钻可能放出水。例2：山西地区红色值为138以上时就有可能是不含水构造，蓝色低阻值在40以下打钻可能放出水。请根据本矿实际情况结合本成果报告进行验证：1、如果低阻异常有水，说明我矿的含水值在此附近；如果低阻异常无水，说明我矿的含水值在此值以下。2、如果高阻异常有不含水构造，说明我矿的不含水构造值在此附近；如果高阻异常无构造，说明我矿的不含水构造值在此值以上。
