三维高密度探水技术

1、三维高密度探水技术三维高密度探水技术施龙青(博士、教授、博导)山东科技大学地质学院技术问题的提出技术问题的提出n无论是三极电法探测技术，还是偶极电法探测无论是三极电法探测技术，还是偶极电法探测技术，所采集到的数据是二维的，即一条探测技术，所采集到的数据是二维的，即一条探测线只能得到一条垂直于探测线的剖面，这对水线只能得到一条垂直于探测线的剖面，这对水文地质条件的勘查是非常有限的。文地质条件的勘查是非常有限的。n在工作面上、下巷道布置二维电法勘探，获得在工作面上、下巷道布置二维电法勘探，获得的结果仅仅是所探两条巷道的底板剖面，对于的结果仅仅是所探两条巷道的底板剖面，对于工作面内部底板情况就无能为

2、力了，而现场技工作面内部底板情况就无能为力了，而现场技术人员最想知道的是工作面内部底板富水情况。术人员最想知道的是工作面内部底板富水情况。二维高密度电阻率色谱断面图二维高密度电阻率色谱断面图 音频电透视音频电透视 n人工向地下供入音频电流，观察大地电人工向地下供入音频电流，观察大地电场的分布规律，从而确定岩体物性分布场的分布规律，从而确定岩体物性分布规律及地质构造特征。其特点是音频信规律及地质构造特征。其特点是音频信号穿透能力强，测量精度较高，可以抵号穿透能力强，测量精度较高，可以抵抗轨道及矿车运行引起的强直流电干扰。抗轨道及矿车运行引起的强直流电干扰。n发射点的间距为发射点的间距为50m50

3、m，对应巷道的一定区，对应巷道的一定区段进行扇形扫描接收段进行扇形扫描接收 五 采 轨 道 下 山15121胶 带 顺 槽15121轨 道 顺 槽五 采 胶 带 下 山-677.8-678.5-680.1-674.5G 2K 11G 435610K 15F1B1B2K 14B5B7B8B9B11-687.1-704.5-677.2-713.1B10-688.8-684.311-666.99-1-678.28-681.0B14-682.1-713.3B3-1B4-699.6-694.120-660-680-70072H =0-1mfifj 65H=010m-677.8五 采 轨 道 下 山五 采

4、 胶 带 下 山-678.5-680.115121胶 带 顺 槽15121轨 道 顺 槽-708.220G 2356F1B4B6B13-704.5-713.1-699.79-1-678.28-681.0B 15-713.5-693.5-707.5B2-3煤 炭 科 学 研 究 总 院 西 安 研 究 院15121工 作 面 综 合 电 法 勘 探 工 程 布 置 平 面 图绘 图项 目 负 责审 核总 工院 长序 号图 号比 例 尺日 期资 料 来 源代 凤 强曾 方 禄虎 维 岳董 书 宁1:20002009.4自 测代 凤 强02468101214161820222426283032343

5、63840024681012141618202224262830323436384011306轨 道 顺 槽11306胶 带 顺 槽L 3-750.3-720-72040H =0-2.5mF045H =0-2.8mfp侯 楼-719.45D 29-52.2-867.050.7中11-749.9X 11X1211306胶 带 顺 槽G 6P1-1L 3G 7-760.8J7-739.9-748.0-750.3-741.913L 4-750.3-749.5G 8-1-764.9G5G6G 1-757.7P3P4-729.3-765.2G7-768.5-765.5P5-726.5-740.9-749

6、.5G9-745.5G11P6-720.9P7-720.408.11.24-744.808.11.24G12-741.9P8-719.0P9-717.8P10-716.0G13P11-711.917/12G14 -735.3G15 -733.708.12.1711306轨 道 顺 槽L8L7L6G4-758.71508.12.2408.12.24P12 -712.8P13-709.6G16 -732.8G17-732.9-737.2G18-733.5G19P13-708.4P14P1509.12409.1.24P16P17G20 H=8m 50-720.2-726.2-711.309.2.8G

7、21G22-738.7-736.6P17-709.2-714.0G23G24-726.4Q209.02.27Q 109.02.26-734.20246810121416182022242628303234363840424446485052545658606264666870727476788082848688909202468101214161820222426283032343638404244464850525456586062646668707274767880828486889092煤 炭 科 学 研 究 总 院 西 安 研 究 院 11306工 作 面 综 合 电 法 勘 探 施

8、工 布 置 图绘 图项 目 负 责审 核总 工院 长序 号图 号比 例 尺日 期资 料 来 源代 凤 强曾 方 禄虎 维 岳董 书 宁1:20002009.4自 测代 凤 强11306轨道顺槽11306胶带顺槽L3-750.3-720-72040H=0-2.5mF045H=0-2.8mfp侯 楼-719.45D29-52.2-867.050.7中11-749.9X11X1211306胶带顺槽G6P1-1L3G7-760.8J7-739.9-748.0-750.3-741.913L4-750.3-749.5G8-1-764.9G5G6G1-757.7P3P4-729.3-765.2G7-768.

9、5-765.5P5-726.5-740.9-749.5G9-745.5G11P6-720.9P7-720.408.11.24-744.808.11.24G12-741.9P8-719.0P9-717.8P10-716.0G13P11-711.917/12G14 -735.3G15 -733.708.12.1711306轨道顺槽L8L7L6G4-758.71508.12.2408.12.24P12 -712.8P13-709.6G16 -732.8G17-732.9-737.2G18-733.5G19P13-708.4P14P1509.12409.1.24P16P17G20 H=8m 50-72

10、0.2-726.2-711.309.2.8G21G22-738.7-736.6P17-709.2-714.0G23G24-726.4Q209.02.27Q109.02.26-734.20246810121416182022242628303234363840424446485052545658606264666870727476788082848688909202468101214161820222426283032343638404244464850525456586062646668707274767880828486889092煤炭科学研究总院西安研究院11306工作面040m层段岩层含

11、水性音频电透视成果图绘 图项 目 负 责审 核总 工院 长序 号图 号比 例 尺日 期资 料 来 源代 凤 强曾 方 禄虎 维 岳董 书 宁1:20002009.4自 测代 凤 强11306轨道顺槽11306胶带顺槽L3-750.3-720-72040H=0-2.5mF045H=0-2.8mfp侯 楼-719.45D29-52.2-867.050.7中11-749.9X11X1211306胶带顺槽G6P1-1L3G7-760.8J7-739.9-748.0-750.3-741.913L4-750.3-749.5G8-1-764.9G5G6G1-757.7P3P4-729.3-765.2G7-7

12、68.5-765.5P5-726.5-740.9-749.5G9-745.5G11P6-720.9P7-720.408.11.24-744.808.11.24G12-741.9P8-719.0P9-717.8P10-716.0G13P11-711.917/12G14 -735.3G15 -733.708.12.1711306轨道顺槽L8L7L6G4-758.71508.12.2408.12.24P12 -712.8P13-709.6G16 -732.8G17-732.9-737.2G18-733.5G19P13-708.4P14P1509.12409.1.24P16P17G20 H=8m 50

13、-720.2-726.2-711.309.2.8G21G22-738.7-736.6P17-709.2-714.0G23G24-726.4Q209.02.27Q109.02.26-734.20246810121416182022242628303234363840424446485052545658606264666870727476788082848688909202468101214161820222426283032343638404244464850525456586062646668707274767880828486889092煤炭科学研究总院西安研究院11306工作面4080m层

14、段岩层含水性音频电透视成果图绘 图项 目 负 责审 核总 工院 长序 号图 号比 例 尺日 期资 料 来 源代 凤 强曾 方 禄虎 维 岳董 书 宁1:20002009.4自 测代 凤 强1号异常2号异常1号异常2号异常3号异常图6-7 11306工作面顶板上040m层段岩层含水性音频电透视成果图图6-8 11306工作面顶板上4080m层段岩层含水性音频电透视成果图11306工作面顶板30-50m岩层含水性音频电透视成果图 瞬变电磁原理瞬变电磁原理n瞬变电磁法或称时间域电磁法瞬变电磁法或称时间域电磁法(Time (Time domain electromagnetic methods)dom

15、ain electromagnetic methods)，简，简称称TEMTEM，它是利用不接地回线或接地线源，它是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间，利用线圈或接地电极观磁场间歇期间，利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。简单地说，瞬变测二次涡流场的方法。简单地说，瞬变电磁法的基本原理就是电磁感应定律。电磁法的基本原理就是电磁感应定律。 n工作时，在发射线圈中通以一定波形电流，工作时，在发射线圈中通以一定波形电流，从而在其周围空间产生一次电磁场，并在地从而在其周围空间产生一次电磁场，并在地下导电岩矿体中产生感应电流，断电

16、后，感下导电岩矿体中产生感应电流，断电后，感应电流由于热损耗而随时间衰减。衰减过程应电流由于热损耗而随时间衰减。衰减过程一般分为早、中和晚期。早期的电磁场相当一般分为早、中和晚期。早期的电磁场相当于频率域中的高频成分，衰减快，趋肤深度于频率域中的高频成分，衰减快，趋肤深度小，而晚期成分则相当于频率域中的低频成小，而晚期成分则相当于频率域中的低频成分，衰减慢，趋肤深度大。通过测量断电后分，衰减慢，趋肤深度大。通过测量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律，可得各个时间段的二次场随时间变化规律，可得到不同深度的地电特征到不同深度的地电特征 顺煤层方向视电阻率分布煤层底板方向视电阻率分布三维高密度电

17、法简介三维高密度电法简介n三维电阻率层析成像技术是采用高密度发射系三维电阻率层析成像技术是采用高密度发射系统和接收系统对地下进行电场透视，利用大地统和接收系统对地下进行电场透视，利用大地电阻率的差异进行电阻率的差异进行CTCT成像。通过合理地设计发成像。通过合理地设计发射系统和接收系统，保证在地面有足够多的观射系统和接收系统，保证在地面有足够多的观测点和采集到的足够高的电位异常值。通过对测点和采集到的足够高的电位异常值。通过对地面电位测量结果进行数据处理和反演计算，地面电位测量结果进行数据处理和反演计算，推断地下电阻率分布情况，利用电阻率与含水推断地下电阻率分布情况，利用电阻率与含水区的相关关

18、系确定含水区边界和含水区的空间区的相关关系确定含水区边界和含水区的空间分布，利用含水层电阻率与富水性程度的关系，分布，利用含水层电阻率与富水性程度的关系，求出富水区的三维空间分布，从而实现对含水求出富水区的三维空间分布，从而实现对含水层富水性的空间分布和储量的定性预测。层富水性的空间分布和储量的定性预测。 底板水探测底板水探测良庄煤矿31108工作面底板地层电阻率三维数据体 良庄煤矿31108工作面底板下80米、徐灰层位良庄煤矿31108工作面底板下120米、奥灰顶界面深度良庄煤矿31108工作面底板地层底板下130米、奥灰顶界面下10米深度良庄煤矿31108工作面底板地层下140米、奥灰顶界

19、面下20米深度 良庄煤矿31108工作面底板下150米、奥灰顶界面下30米深度 良庄煤矿31108工作面底板下160米、奥灰顶界面下40米深度良庄煤矿31108工作面底板下170米、奥灰顶界面下50米深度良庄煤矿31108工作面底板底板下180米、奥灰顶界面下60米深度良庄煤矿31108工作面底板下220米、奥灰顶界面下100米深度垂直切片（沿轨道巷） 距轨道巷30米 距轨道巷60米 距轨道巷90米 距轨道巷120米 距轨道巷150米 沿运煤巷 倾向垂直切片平行切眼60间距 4#徐灰富水异常3#徐灰富水异常2#徐灰富水异常1#徐灰富水异常31108工作面徐灰富水程度分布平面图830二维测线0(

20、0,180)(520,180)(520,0)(0,0)205620002056180020561800205616002056160020561400205614002056120020561200397880039788003978600397860039784003978400397820039782003978000H=1.4-0.535-50188.4316-448.0-448.8F18 H=9.0 705H=0.865H=0.30.565H=00.560H=2.52.155H=3.055H=1.550H=1.75035H=1.560-457.824-461.123-465.122-4

21、68.421A2-472.02019-481.018-488.51731108轨道巷H=1.040H=2.260H=1.51.750H=1.650H=0.565H=0.80.565H=2.16040-488.517-500.81614-455.9B-454.0A新10-567.2415-518.611-528.631108轨道巷H=2.275-530.512H=2.04085-528.3LH=0.650H=2.046H=0.753650H=0.650-457.119-498.913-495.414-491.715-482.01618-469.317-528.611-531.310-535.99

22、-535.38H=2.335H=1.265H=1.460-506.812-514.711-567.6-567.03H=2.570H=00.765H=2.680H=1.580-535.587-546.9610-522.79-533.08-543.4H=0.580H=1.880H=3.355H=1.485H=2.365H=9.050H=0.860H=6.575H=2.680H=6.065651H=0.6-0.4607-550.365-562.74-553.95-555.94-556.03 3-556.12-562.03231108轨道巷31108运煤巷2新11-570.776H=0.40.760H

23、=4.054H=3.062DF27 H=18.04865H=1.145-575.5-575.05-571.3-568.310-567.3新1143211211-568.1H=4.060-561.51312-567.711-568.4-568.69-568.5875-568.943九采十一层轨道石门西3110720082-544.6H=2.770H=7.040-65H=7.070西311072008H=0.860H=1.672H=1.350H=0.51.070=9031107运煤巷奥灰孔-455.42-452.5Y1-547.8Y2-456.022-457.7切1-460.821-465.920

24、31107运煤巷-536.02H=1.353H=3.540H=2.045-475.419-480.518-487.817-495.416-497.215-501.014-506.013-512.112-517.711-525.310-531.29-535.08-535.4731106疏水巷疏1H=1.080H=6.680H=4.77531107运煤巷-547.86-550.95-553.44-553.53-553.82-552.810.620.40(0.32)189.39310-583.16-489.53-547.26-553.14-566.93212232115161718AL411L213

25、9101416543109临3-495.9-491.8-458.8-472.5-472.3-470.2-481.5-447.9-484.9-453.6-478.6-472.6-488.6-500.063强较 强2#奥 灰 富 水 异 常1#奥 灰 富 水 异 常31108工 作 面 奥 灰 富 水 程 度 分 布 平 面 图830二 维 测 线 0(0,180)(520,180)(520,0)(0,0)2056200020562000205618002056180020561600205616002056140020561400205612002056120039788003978800397

26、86003978600397840039784003978200397820039780003978000九采十一层运煤石门H=1.4-0.535-50188.4316-448.0-448.8F18 H=9.0 705H=0.865H=0.30.565H=00.560H=2.52.155H=3.055H=1.550H =1.75035H=1.560-457.824-461.123-465.122-468.421A2-472.02019-481.018-488.51731108轨 道 巷H=1.040H=2.260H=1.51.750H=1.650H=0.565H=0.80.565H=2.160

27、40-488.517-500.81614-455.9B-454.0A5新10-567.24-567.4515-518.611-528.631108轨 道 巷H=2.275-530.512H=2.04085-528.3LH=0.650H=2.046H=0.753650H=0.650-457.119-498.913-495.414-491.715-482.01618-469.317-528.611-531.310-535.99-535.38H=2.335H=1.265H=1.460-506.812-514.711-567.6-567.03H=2.570H=00.765H=2.680H=1.580-

28、535.587-546.9610-522.79-533.08-543.4H=0.580H=1.880H=3.355H=1.485H=2.365H=9.050H=0.860H=6.575H=2.680H=6.065651H=0.6-0.4607-550.365-562.74-553.95-555.94-556.03 3-556.12-562.03231108轨 道 巷31108运 煤 巷2新11-570.776H=0.40.760H=4.054H=3.062DF27 H=18.04865H=1.145-575.5-575.05-571.3-568.310-567.3新1143211211-568

29、.1H=4.060-561.51312-567.711-568.4-568.69-568.5875-568.943九采十一层轨道石门西3110720082-544.6H=2.770H=7.040-65H=7.070西311072008H=0.860H=1.672H=1.350H=0.51.070=9031107运 煤 巷 奥 灰 孔-455.42-452.5Y1-547.8Y2-456.022-457.7切1-460.821-465.92031107运 煤 巷-536.02H=1.353H =3.540H=2.045-475.419-480.518-487.817-495.416-497.21

30、5-501.014-506.013-512.112-517.711-525.310-531.29-535.08-535.4731106疏水巷疏1H=1.080H=6.680H=4.77531107运 煤 巷-547.86-550.95-553.44-553.53-553.82-552.810.620.40(0.32)189.39310-583.16-489.53-547.26-553.14-566.93212232115161718AL411L2139101416543109临3-495.9-491.8-458.8-472.5-472.3-470.2-481.5-447.9-484.9-453

31、.6-478.6-472.6-488.6-500.063顶板水探测顶板水探测滕东生建煤矿3下107工作面顶板地层电阻率三维数据体 顶板上10米 顶板上20米顶板上30米顶板上40米顶板上50米顶板上60米顶板上70米顶板上80米顶板上90米顶板上100米顶板上110米顶板上120米3煤顶板富水区分布图14-879.615-884.113 -870.716-888.96-8865-879.4一采区轨道下山一采区胶带下山一采区回风下山7-891.28-896.718-904.49-905.29-856.62-884.53-882.74-87710-859.819-910.110-911.811-8

32、68.31-903.612-876.411-912.821-920.212-919.213-876.42-904.114-881.915-890.83-903.34-895.216-895.2117-899.35-894.918-905.06-893.21-876.82-876.07-891.33-876.28-880.01-876.82-877.23-867.78-887.49-881.34-873.15-867.16-865.810-880.57-866.011-875.35812-872.2638-865.64413-870.89-870.814-868.86715-868.06513-

33、867.617-862.018-860.015-851.216-849.017-853.615-867.916-869.214-855.119-856.83120-858.09918-876.55438724003872600387280038730003873200387340051500051520051540051560038724003872600387280038730003873200387340020-858.09921-869.26919-881.50420-873.98322-879.41322-876.12423-879.68821-872.07223-886.10724-

34、893.66824-884.55825-880.18326-880.324H=6.8m50H=1m65H=1.3m39H=2m60H=2.8m70H=1.3m70H=1.2m65H=1.1m65H=1.0m75H=1.6m80H=1.8m70H=0.6m7027-888.8591-890.74829-898.30030-897.82228-895.093B-905.1352-890.748H=1.3m80H=0.6m75H=0.7m75H=0.7m75H=0.6m50H=0.7m35H=1.4m75H=2.3m753-885.86011-868.429515000515200515400515

35、600北山 东 省 滕 东 生 建 煤 矿制 图审 校主 任1:2000比例尺日 期校 核3下107工作面顶板砂岩富水程度分布平面图H=1.9m40(0,0)(0,130)(1200,0)(1200,130)1#富水区2#富水区3#富水区动态监测动态监测以龙固矿为例龙固矿1301N工作面采前富水性分布图H=1.45m80H=0.7m80H=0.5m80H=1m70H=1.4mH=3.2m70-748.664-745.781-735.082H=7.31m30-739.119H=3.0m60-725.755-726.245-734.205H=1.45m80H=1.3m80H=0.7m80H=0.5

36、m80H=1m70H= 2.7m25-735.622H=1.1m35H=1.4mH=3.2m70-743.918H=7.31m30H=3.0m60H=10.0m30-751.184G12H25G11A23A24A25A26A27A28A29A30A31A32A33A34A35A36A37A38A39A40A41A42A43A44A45A46A47A48A49A50A51A52A53A54-752.59-751.20-749.92-746.25-742.64-754.8-757.565-759.005-759.443-764.282-766.147-766.298-765.435-766.03-

37、766.527-764.688-762.857-761.794-765.626-765.244-762.549-761.268-760.735B21B22L1L2L3L4-765.434-769.523-769.188-752.308-753.9-745.196-744.42-746.111-748.00-750.09-751.336-752.362-753.93-749.8G1G2G2G3G4G5G6G7G8G9G10B1Y1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11B12B13B14B15B16B17B18B19B20B21B22B24B25B26B27B28B29B30-774.957

38、-776.674-779.504-779.524-779.524-781.335-779.521-775.847-775.482-775.951-777.058-776.322-774.734-774.188-774.404-774.299-773.668-773.816-773.966-773.722-773.614-768.027-766.66-764.158-759.0-755.60-755.08-753.85-750.141-749.49-757.904H30A55-759.845A56-760.46-774.921-775.881B31B32Y3-743.089-739.538H=

39、2.4m43N1-761.86N2-763.399-769.809-771.158Y2-746.949Y5-764.75H32-770.395H33P1-744.214P2-743.538P3-742.66-776.671B33-775.727B34-776.712B35-776.622B36-775.213B37A57-762.437A58-765.519A59-766.019A60-768.199J31-743.945B39B40-774.919-774.836A63-761.934A64-760.896-783.246B38A62-772.353-770.395H33-772.099H3

40、4-773.6H35P4-737.639P5-732.293R1-736.877Y7-729.219Y6Y7C2-750.554-729.219J32-745.128H= 2.7m25J33-744.777Y8-773.6H35-766.385-764.463C3-750.179 C4-750.633CC-753.82F17-793.312 08-B41-780.235B42-780.619-779.192B43A65-763.583A66-764.071-763.44A67A68-762.992-780.221B44B45-780.774B46A69-762.766A7009-09-B47-

41、779.29B48-780.074A71-755.244A72H=2m50Y9-728.23408-Y1009-J36-757.738L3-763.6142F18-786.508 2F1909-J36-757.738L409-769.022H31-768.3H31-764.8921-768.87H39-780.904H38-781.46H4009-A71-758.644A72B47-779.29B48-754.693A73-750.245A74-779.042B49-778.026B50B51-776.08909-A75-746.963H36-780.9408-H=1.2m75H=3.0m42

42、H37-781.1709-H38-781.46Y11-717.4Y1209-H=1.0m5.0m65K2K309-2H1二采边界回风上山K4K509-713.695 H=1.2m702H22H309-751.714-756.589-758.284A78B55A79-729.83A80-730.32-759.70B5635#N3N4H=1.6m75-764.324J39J40-763.633J41-763.8634#3#9-1#13#14#15#16#9-2#12#1#2#3333333333333333333333333333333第第1次次2009年年10月月6日日 工作面迎头前方390m富

43、水区第二次第二次2009.10.3 迎头390m富水区第三次探测2010.1.23迎头390m富水区2010.2.20迎头前方390m富水区底板注浆效果监测底板注浆效果监测曹庄煤矿101002工作面底板注浆前、后视电阻率三维数据体对比 曹庄煤矿101002工作面注浆前、后底板18米五灰顶电阻率三维数据体对比 曹庄煤矿101002工作面注浆前、后底板29米五灰底电阻率三维数据体对比曹庄煤矿101002工作面注浆前、后底板42米奥灰顶电阻率三维数据体对比曹庄煤矿101002工作面注浆前、后进奥灰10米电阻率三维数据体对比曹庄煤矿101002工作面注浆前、后进奥灰20米电阻率三维数据体对比曹庄煤矿101002工作面注浆前、后进奥灰30米电阻率三维数据体对比曹庄煤矿101002工作面注浆前、后进奥灰40米电阻率三维数据体对比曹庄煤矿101002工作面注浆前、后进奥灰50米电阻率三维数据体对比曹庄煤矿101002工作面注浆前、后进奥灰60米电阻率三维数据体对比采空区探测采空区探测焦家B区电阻率三维