[發(fā)明專利]一種煤礦井下水平鉆孔中直流電超前透視探測裝置及方法

有效

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• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111880233B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 劉磊;范濤;張鵬;李博凡;安又新;趙睿;房哲
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團西安研究院有限公司
• 主分類號: G01V3/26
• 分類號: G01V3/26;G01V3/38
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李婷;趙中霞

1.一種煤礦井下水平鉆孔中直流電超前透視探測方法，其特征在于，該方法采用煤礦井下水平鉆孔中直流電超前透視探測裝置進行探測，煤礦井下水平鉆孔中直流電超前透視探測裝置包括孔中多芯電纜（1）和充氣氣囊（2）；

所述孔中多芯電纜（1）包括多芯電纜（11）和孔中電極（12）；所述多芯電纜（11）上每間隔4-5m位置處有一根電纜內芯（111）為抽出狀態(tài)，且在每根電纜內芯（111）的抽頭處設有所述孔中電極（12），多芯電纜（11）中的每根電纜內芯（111）相應設置一個孔中電極（12）得到所述孔中多芯電纜（1）；所述孔中電極（12）包括澆筑在電纜內芯（111）的抽頭處的扁柱狀的銅電極（121）和包裹在銅電極（121）外的吸水樹脂層（122）；

所述充氣氣囊（2）有多個，相鄰充氣氣囊（2）之間通過充氣管道連通，充氣氣囊（2）的數(shù)量與孔中電極（12）數(shù)量一致，且充氣氣囊（2）與孔中電極（12）一一相對；對充氣氣囊（2）充氣后能將其對應的孔中電極（12）擠壓至緊貼鉆孔（3）的鉆孔內壁（4）；

所述鉆孔（3）孔徑為50mm-73mm；所述孔中電極（12）為扁柱狀結構，且其長軸為30mm、短軸為16mm、長度為15cm，所述吸水樹脂層（122）的厚度為2-3mm；

探測方法包括以下步驟：

步驟一，孔中多芯電纜推送入孔前處理：將孔中電極放置于高濃度食鹽水中浸泡3-5分鐘，以使吸水樹脂層填充足夠電解質溶液；

步驟二，布設孔中多芯電纜和充氣氣囊：將兩根孔中多芯電纜分別推送至兩個呈角度的水平鉆孔中的指定位置，且在兩個鉆孔中均布設通過充氣管道相互連通的充氣氣囊，通過充氣管道向充氣氣囊內充氣，充氣氣囊膨脹擠壓孔中電極，以使孔中電極能緊貼鉆孔內壁；

步驟三，對孔中電極供電并接收數(shù)據(jù)：將兩個鉆孔分別編號為1#鉆孔和2#鉆孔，1#鉆孔位于巷道軸線左側，2#鉆孔位于巷道軸線右側；

步驟3.1，逐次對1#鉆孔中的每個孔中電極供電使其作為供電電極，同時每次將剩余其他所有孔中電極作為接收電極接收電位差數(shù)據(jù)；直至1#鉆孔中所有孔中電極均完成一次供電過程；此時，1#鉆孔中所有接收電極接收的電位差數(shù)據(jù)為1#鉆孔單孔測深數(shù)據(jù)；2#鉆孔中所有接收電極接收的電位差數(shù)據(jù)為孔間透視數(shù)據(jù)；

步驟3.2，逐次對2#鉆孔中的每個孔中電極供電使其作為供電電極，同時每次將剩余其他所有孔中電極作為接收電極接收電位差數(shù)據(jù)；直至2#鉆孔中所有孔中電極均完成一次供電過程；此時，2#鉆孔中的所有接收電極接收的電位差數(shù)據(jù)為2#鉆孔單孔測深數(shù)據(jù)；1#鉆孔中的所有接收電極接收的電位差數(shù)據(jù)為孔間透視數(shù)據(jù)；

步驟四，數(shù)據(jù)的歸類與處理：對步驟三得到的1#鉆孔單孔測深數(shù)據(jù)、2#鉆孔單孔測深數(shù)據(jù)和孔間透視數(shù)據(jù)分別進行數(shù)據(jù)處理，分別得到1#鉆孔徑向范圍內異常電阻率圖，2#鉆孔徑向范圍內異常電阻率圖以及孔間透視異常圖；

步驟五，確定異常體的實際位置：

步驟5.1，在步驟四得到的三張圖的綜合成果圖上，確定異常體所處的鉆進深度；

步驟5.2，在鉆進深度上，預估異常體最低值所處的徑向距離M；

步驟5.3，在1#鉆孔兩側作兩條與1#鉆孔平行且與1#鉆孔距離均為M的參考線：1#鉆孔左側的1線和右側的2線；在2#鉆孔兩側作兩條與2#鉆孔平行且與2#鉆孔距離均為M的參考線：2#鉆孔左側的3線和右側的4線；共形成四條參考線；

步驟5.4，提取四條參考線上的電阻率數(shù)值對應作出四條曲線，比較相同的橫向位置電阻率值，以異常幅度作為判斷標準，得到異常體實際位置；

所述步驟5.4中，提取四條參考線上的電阻率數(shù)值對應作出四條曲線，比較相同的橫向位置電阻率值，以異常幅度作為判斷標準，1線、2線、3線和4線對應的四條曲線的異常幅度分別為①，②，③和④：

（1）若①②③④，則異常體在1#鉆孔左邊，與1#鉆孔單孔測深位置吻合；

（2）若①②③④，則異常體在2#鉆孔右邊，與2#鉆孔單孔測深位置吻合；

（3）若①、②相當且大于③、④，則異常體在1#鉆孔與2#鉆孔之間且偏巷道軸線以左；透視成果可靠；

（4）若③、④相當且大于①、②，則異常體在1#鉆孔與2#鉆孔之間且偏巷道軸線以右；透視成果可靠。

2.如權利要求1所述的煤礦井下水平鉆孔中直流電超前透視探測方法，其特征在于，兩個水平鉆孔呈60°夾角，鉆孔深度100-120m。