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瞬變電磁儀YCS512井下現場探測干擾因素分析研究
新聞作者:技術中心 蘇晉輝  發布時間:2019-07-17  查看次數:  放大 縮小 默認
摘 要:在瞬變電磁儀YCS512實際應用過程中,經常在探測區域存在不可避免的干擾因數,為了得到更加準確的數據,針對井下常見的干擾因數進行對比研究,尤其是鐵器、電纜、積水等重點干擾因數,確定不同干擾因數對物探結果的影響程度,從而采取不同方法避免或降低干擾源的影響,可提高物探的準確性。為掘進工作面的正常掘進提供物探技術支持。
關鍵詞:干擾因素;井下現??;低阻體干擾;瞬變電磁儀
1 瞬變電磁儀YCS512介紹
YCS512礦用本安型探水儀,是由福州華虹智能科技股份有限公司在2008年推出國內第一款礦用瞬變電磁儀YCS40(A)以及2012年二代礦用本安型瞬變電磁YCS256基礎上,研發出的第三代礦用本安型探水儀;是依據時間域全空間瞬變電磁場的基本原理,通過發射線圈向地質體發射瞬變一次場,這種迅速衰減的電場在其周圍的介質中感應出新的渦流場(二次場),通過接收線圈測量二次場隨時間的變化特征,反映了感應場所覆蓋的地質體按電性特征的空間分布規律,通過礦井瞬變探測技術的信號處理、干擾校正、算法反演、時深轉換及成圖處理,進而得到地質異常體的分布、規模、形態等信息??捎糜諤矯韃汕饕廝乖旒把胰?、裂隙發育帶、陷落柱的位置,并對其富水性進行評價;探明采煤工作面頂、底板巖層或掘進巷道前方隱伏導水通道和含水體的位置;探明老窯采空區,圈定采空區積水范圍;防治水工程質量評價等等,為煤礦生產過程中防治水工作提供了強有力技術保障。
2 主要實驗內容
2.1 掘進機干擾實驗
2.1.1 實驗方案:
在正常掘進的工作面迎頭做順層探測實驗,實驗共分4組數據。
一:掘進機后退8米,不通電狀態。
二:掘進機后退8米,通電狀態。
三:掘進機前移至迎頭3米,通電狀態。
四:掘進機前移至迎頭2米,不通電狀態。

(圖一) 實驗一:掘進面迎頭順層探測實驗
四組數據參數設置一致,視電阻率系數均為2400,深度系數均為16。
工作面現場情況:左右兩幫沒有支護錨網,頂板有破碎現象,工作面沒有其他雜物,掌子頭后部2米有部分積水,掌子頭探測位置沒有積水,而且堆積煤較高,探測時不會探測到積水區域。2.1.2 實驗成果及分析:
圖1-1:掘進機距離掌子頭8米,掘進機斷電?;?。從成果圖可以看出,巷道正前偏左幫有煤層變化高阻異常。探測深度為100米。
圖1-2:掘進機距離掌子頭8米,掘進機通電開啟狀態。從圖中可以看出巷道正前偏左依然有高阻異常反應,但是相比較圖1-1而言,整體視電阻率值有所下降,最高阻依然在左幫(掘進機位置相對靠左幫,左幫50度探測時候角度不在掘進機范圍內)。探測深度減小至90米。
圖1-3:此實驗分為兩個部分,其中探測左幫50度至10度時掘進機為通電狀態、距離掌子頭3米。正前0度至右幫50度時,掘進機為通電狀態、距離掌子頭2米。從此圖可以很明顯的發現高阻異常消失,并且掘進機越靠近掌子頭,成果圖的整體阻值越低。探測深度減小至70米。
圖1-4:掘進機為不通電狀態、距離掌子頭2米。沒有出現任何高阻異常的成果圖。右幫顯示部分低阻異常。探測深度為70米。
總結,通過此次四組實驗,得出以下結論:
第一:掘進機在物探現場施工的時候,距離掌子頭必須保持8米以上,并關閉電源。
第二:真實的異常區(高阻異?;虻妥枰斐?,都有可能被現場環境干擾。從而得不到準確的探測數據。
第三:物探現場環境的把握還是重中之重,在有任何的干擾源存在情況下的數據都是不可靠的數據。
2.2 側幫電纜通電和不通電實驗數據
2.2.1 實驗方案:
側幫順層電纜干擾探測實驗:此次實驗共分3組數據:
一:電纜斷電,線圈距離側幫1米。
二:電纜斷電,線圈距離側幫0.5米。
三:電纜通電,線圈距離側幫0.5米。
工作現場環境:在正常掘進巷道側幫探測,現場除正常錨網支護、一條動力電纜外沒有其他雜物和干擾源。三組成果圖使用統一的視電阻率系數、深度系數。

(圖二) 實驗二:側幫順層電纜干擾探測實驗
2.2.2 實驗成果及分析:
圖2-1:在50米側幫范圍內,線圈距離側幫均為1米,共計測量6個點每個測點間距10米,電纜為斷電狀態,成果圖中沒有明顯異常區,雖然70米范圍外視電阻率值為5,但沒有明顯的數值變化,從而也不判斷為異常區,探測深度為100米。
圖2-2:在50米側幫范圍內,線圈距離側幫均為0.5米,電纜為斷電狀態,共計測量6個點每個測點間距10米,成果圖中50米以外的阻值全部為5以下,遠端信號基本無法分辨。
圖2-3:在50米側幫范圍內,線圈距離側幫均為0.5米,電纜為通電狀態,共計測量6個點每個測點間距10米,成果圖中可見整個成果圖基本全部為低阻區,無法分辨相對視電阻率值。
總結:
一:進行錨網支護的側幫探測時,線圈應當適當遠離側幫,最好在1米左右。
二:錨網和電纜的同時存在對探測結果的干擾會使低阻區域范圍增大,探測距離減少。
三:在對有電纜的側幫探測時候,電纜一定不能通電,否則數據將無法使用。
2.3 不同背景場探測數據分析
2.3.1 實驗方案:
本次探測地點為某工作面剛形成后的切眼外部順層探測。

(圖三) 實驗三:不同背景場環境下切眼外部順層探測
實驗地點現場環境(圖3-1):從切眼外側幫左側探測至右側10米一個測點做順層探測。整個側幫從左側至右側0-130米處均有錨網,0-20米處只有錨網,20-130米處除了錨網外還有架設好的水、風管路,90-130米處除了錨網和水、風管路還有一條不通電電纜。
2.3.2 實驗成果及解釋:
圖3-2:圖為整個切眼左幫至右幫0-130米順層探測所有數據放在一起處理的成果圖,可以發現巷道0-20米范圍內視電阻率值遠大于巷道20-80范圍的視電阻率值,且20-80米范圍內深度40以外均為相對低阻區。
圖3-3:圖為切眼左幫至右幫20-130米所有數據放在一起處理的成果圖,可發現巷道20-90米范圍內視電阻率值稍大于巷道90-130范圍的視電阻率值,且90-130米范圍內深度60以外為相對低阻區。鉆探驗證結果:探測范圍內無任何異常區。
分析:切眼左幫至右幫由于0-20米處視電阻率值相對過高,為了看整體是否存在真實的視電阻率值異常區,首先解釋20至130米的成果圖,巷道整體范圍都有錨網覆蓋,可以認為環境相同,現場環境中90-130米處有一根電纜,由于電纜的干擾90-130米處遠端阻值低于其他處,屬于增加了電纜干擾導致,并且整體圖中,并沒有出現大量低阻的聚集區,因此可以判斷探測范圍內并沒有含水區。
總結:
一,干擾強度分析,電纜+風、水管路+錨網﹥風、水管路+錨網﹥錨網。
二,探測范圍內如果出現視電阻率值相對過高后,會將其他范圍內的阻值全部拉低,在分析是否有含水異常區域的時候可以先把視電阻率值相對過高部位剔除,然后在分析是否有相對低阻異常區。
三,探測區域內背景場環境完全相同時才可以將所有探測數據放在一起分析。
2.4 可移動鐵器實驗
2.4.1 實驗方案:
正常探測某工作面140米側幫順層,正常探測完畢以后,在最后三個測點120、130、140米放置可移動的鐵器在線圈和側幫中間,重新采集三組數據。數據處理時分別處理數據做無鐵器和有鐵器時做對比。

(圖四) 實驗四:可移動鐵器干擾探測
2.4.2 成果分析:
現場環境:
圖4-1中0-140米為正常探測數據。圖4-2中在120、130、140米處放置鐵制阻車器后采集三組數據。分析:成果圖4-2中120-140在放置鐵制阻車器后視電阻值發生嚴重變化,已經無法正常分析成果圖。
 
2.5 錨桿、錨網距離遠近試驗
2.5.1 實驗方案:
巷道側幫單點探測實驗:在正常施工的全煤掘進面探測,現場除錨網外無其他任何干擾,首先將線圈貼緊錨網采集數據,然后逐漸將線圈遠離錨網,每次偏移10CM,直至偏移至1米分別采集數據。
2.5.2 實驗成果及分析:

數據收集簡介:成果圖中橫坐標0米處為線圈貼緊錨網數據,100米處線圈距離錨網1米處數據,中間數據依次距離錨網遞加10cm。
數據分析:從數據中可以看,線圈距離錨網在60cm以上數據趨于穩定,又因為瞬變電探測時候需要對探測幫保持較好的耦合,因此探測時線圈距離錨網的距離應當保持在60-90CM之間,經驗距離應該保持70CM左右。
2.6 線圈與頂板距離遠近試驗
2.6.1 實驗方案:
在某頂板有支護的煤巷內部進行線圈距離頂板和地板的距離探測數據實驗:在正常施工的全煤掘進面探測,在除頂板錨網外無其他任何干擾的探測環境中,首先將線圈盡量靠近頂板錨網采集數據,然后逐漸將線圈降低,每次向下偏移20CM,直至線圈放置在底板上,分別采集數據。
2.6.2 實驗成果及分析:
3 實驗內容總結
3.1在正常進行物探超前探測時候,掘進機必須退后,距離掌子頭8米以上,并進行關機斷電處理。
3.2物探現場不允許有任何額外鐵器的存在。
3.3掌子頭如果有無法移除的積水或鐵器,在進行探測時候應當使線圈規避開干擾源,如果無法規避,必須做好記錄,并在數據處理過程中剔除干擾源干擾的因素。
3.4在進行側幫物探時,線圈距離錨網的距離保持在0.7米左右。
3.5任何的物探成果,必須在保證現場環境相同的情況下才可以進行對比,否則沒有可比性。
3.6在有電纜側幫部位探測時候,必須保證電纜斷電,線圈距離電纜距離保持0.7米左右。
3.7在做底板探測時,線圈嚴禁平放在底板上,應當抬高20cm以上。
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