Способ геоэлектроразведки и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к геоэлектроразведке , в частности к методам сопротивлений, и может быть использовано в полевой, сквалсинной и шахтной геофизике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей геоэлектроразведки и повышение производительности работ. На обнажении пород в горной выработке заземляют систему из центрального и бокового концентрирующего и питающих электродов, отнесенных от центрального электрода на расстояние, кото- . рое принимают равным расстоянию между параллельными выработками, Обпцгй питающиГ электрод заземляют в бес- , конечности. На боковые электроды подают переменный ток, причем фазы токов электродов совпадают с фазой тока центрального электрода. При данном фиксированном положении lпiтaющих электродов параметры электрического .тока (потенциала) в исследуемой зоне измеряют в другой горной выработке, параллельной первой., в пределах участка от проекции центральпого электрода на измерительный профиль. 1 з.п, ф-лы, 4 ил. ( (Л d to со с;о о О5 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИН (5g 4 С 01 Ч 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTGPCHQMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3771573/24-25

-«(22) 19.07.84 (46) 23,05.86. Бюл, Н- 19 (71) Украинский филиал Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института горной геомеханики и маркшейдерского дела

;(72) В.Ф.Матюшечкин, Н.А.Иарсюк, 16.Г.11ясников и Г.Н.Алехин (53) 550,83 (088,8) (56) Итенбург С.С. Интерпретация результатов геофизических исследований разрядов скважин. -M. Недра, 1972, с. 70-71, 72.

Авторское свидетельство СССР

Ф 998993, кл. G 01 3/00, 1981.

Ванжа Н.П., Лаппо П.В,, Иясников 1О.Г. Электроразведочная станция с искробезопасными выходными цепями

ШЭРС-4, Ново-горно-шахтное оборудование и аппаратуры. Испытания и опыт эксплуатации. Вып. Ф 4 (81). Экспрессинформация ЦНИЭУголь. M. 1981. (54) СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕН1Й

„.SU, 1233068 А1 (57) Изобретение относится к геоэлектроразведке, в частности к методам сопротивлений, и может быть ис— пользовано в полевой, скважинной и шахтной геофизике. Цель изобрете— ния — расширение функциональных возможностей геоэлектроразведки и повышение производительности работ, На обнажении пород в горной выработке заземляют систему из центрального и бокового концентрирующего и питающих электродов, отнесенных от центрального электрода на расстояние, которое принимают равным расстоянию меж(7v пар аллельнымп выр;16 откамн, Общий питающий электрод заземляют в бсcконечности. На боковые электроды подают переменный ток, причем фазы токов электродов совпадают с фазой тока центрального электрода. 11ри данном фиксированном положении питающих электродов параметры элек— трического тока (потенциала) в исследуемой зоне измеряют в другой горнсй выработке, параллельной первой., в пределах участка от проекции центрального электрода на измерительный профиль. 1 з.п, ф-лы, 4 ил.

1233068

10

40 ми выработками.

Изобретение относится к геоэлектроразведке, в частности к методам сопротивлений, и может быть,использовано в полевой, скважинной и шахтной геофизике, при проведении инженерно-строительных работ и палеонтологических раскопок, а также в шахтной электрораэведке различного типа нарушений (разрывных, генетических, эрозионных и др.) угольных пластов в интервале между горными выработками при столбовых системах разработки.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей геоэлектроразведки H поывшение производительности работ.

На фиг,1 изображена схема предлагаемого способа геоэлектроразведки; на фиг.2 — диаграммы величин и фаз токов для примера реализации способа (математическое моделирование); на фиг.3 — графики приведенного потенциала нормального поля для диаграмм величин и фаз токов, приведенных на фиг.2; на фиг.4 — блок-схема предлагаемого устройства.

Способ осуществляется следующим образом.

На обнажении пород в горной:выработке, обычно в угольном пласте, заземляют систему из центрального 1 и бокового концентрирующего 2 и питающих 3 электродов, отнесенных от центрального на расстояние L, которое принимают равным расстоянию между параллельными выработками. Общий питающий электрод 4 заземляют в бесконечности на растоянии не енее 5 L от ближайшего к нему бокового электрода. На боковые электроды 2 и 3 подают переменный ток, причем фазы токов электродов 2 и 3 -совпадают с фазой тока центрального электрода 1. Сумму модулей величин питающих токдв, стекающих с электродов 1-3,принимают заданной величине

{Т, {+ {I,{ + {I,{ = {Т; {;„(1) — { I {

Т.{I, { = Т (2) где 1 — величина тока, .зависящая от переходного сопротивления заземления питающего электрода, определяемого удельным сопротивлением среды и конструкцией заземления.

При данном фиксированном положении -питающих электродов измерение параметров электрического поля (например, потенциала) в исследуемой зоНе проводят в другой горной выра ботке 5, параллельной первой в пределах участка протяженностью + L от проекции центрального электрода на измерительный профиль (на фиг,1, участок Оb}

Суммарный потенциал поля на измерительном профиле о 1 в точке 5 при отсутствии объекта разведки в интервале между выработками определяется

11 — (+ + )—

Г Т(I g. I Р

4 г г

I; (3)

z д ° .< d Й где г; = (х - х.j +(у: — у ) расстояние от i-го положения питающего электрода (i = 1,2,3) до точки 5;

x,у — координаты i-ro источника (для электрода 1- Х, = О), К, = О; для электрода 2-.Х = — Ь, Y - =О; для электрода 3- Х = L; у, = О)1

25 х у — координаты 1-й точки измерения потенциала; I — величины токов (со знаком фазы); удельное электрическое сопротивление среды, определяемое по ,результатам параметрических измере- ° ний, Результаты расчетов по формуле (3) изображают в виде графика потенI циала вцоль измерительного профиля.

Из измеренных значений потенциала вычисляют вычисленные значения и получают график остаточных аномалий, по которому судят о наличии объектов разведки с аномальными физическими свойствами в интервале между горныЗатеи, задаваясь законом изменения величины и фазы токов питающих электродов 1-3, дискретно меняя величину и фазу приращений токов, сканируют исследуемую зону силовыми линиями электрического поля. При

Р этом сумму модулей питающих токов сохраняют постоянной и равной I.

Fla фиг.2 изображены диаграммы

6-16 величин и фаэ токов, питающих электроды 1-3, а на фиг,3 — соответствующие им графики приведенного

Ip (---) потенциала электрического поля.

4 т

Для каждой диаграммы величин и фаз токов по формуле (3) вычисляют значения потенциала, по которым строят

1,233068

При включении генератора постоянное напряжение аккумуляторной батареи 17 преобразуется преобразователем 18 в переменное П вЂ,образное заданной частоты и амплитуды и подается через регуляторы 20-22 тока и фазоинверторы 23-25 в выходные цепи

31-34, 32-3 и 33-34. Задавая знак фазы и амплитуду тока I регулятором

20 тока в цепи центрального электрода

1, регуляторами 24 и 25 тока в цепях концентрирующих электродов 2 и 3 устанавливают дискретно согласно заданному закону токи I и I> равными или отличными по амплитуде, как от тока, питающего .центральный электрод 1, так и между собой, с фазами, совпадающими пли противоположными фазе в цепи .центрального электрода 1.

Суммарное значение тока (I,I +

+ lIz) + lI>) = const устанавливают по показаниям измерителя 29 тока в общей цепи генератора — клемме 34, подключенной к электроду 4. При этом фазы на выходах 31-33 устанавливают с помощью фазоинверторов 23-25 одинаковыми.

При исследовании нарушенности массива .в интервале между горными выработками (фиг.1) заземляют питаю— щие электроды 1-4 в стенке горной выработки (находящейся внутри исследуемого массива), проводами присоединяют указанные электроды соответственно к клеммам 31-34 генератора, В совокупности электроды 1-3 образуют питающий профиль (на фиг.1 с питающим профилем совмещена ось Х прямоугольной системы координат).

Измерительный профиль a b располагают в другой выработке (начало координат совмещают с точкой заземления центрального электрода 1).

Включением генератора в цепи питающих электродов 1-4 создают электрическое поле в массиве горных пород. Фазоинверторами 23-25 устанавливают одинаковые фазы тока и регуляторами 20-22 тока - одинаковые вели- чины питающих токов в цепях 3!-34, 32-34, 33-34, в сумме равные заданной величине I. Величину I определяют следующим способом: устанавлива ют регуляторы 21 и 22 тока на нуль, графики нормального поля, вычитая которые из графиков измеренных значений потенциала в пределах участка

o b получают графики остаточных аномалий. 5

Завершив полный цикл измерений, электроды 1-3 перемещают в новое положение, например, электрод 2 переносят в току 1, электрод 1 — в точку 3, а электрод 3 переносят на рас- 10 стояние L от точки 3, получают новое положение системы питающих электродов (с перекрытием L первой системы) и повторяют измерения потенциала с той же закономерностью изменения 15 величин и фаз питающих токов.

Для осуществления способа используют низкочастотную электроразведочную станцию, содержащую генератор и приемник-микровольтметр.

Генератор (фиг.4) состоит из автономного источника 17 питания, содержащего батарею аккумуляторов, соединенного с преобразователем 18 напряжения постоянного тока в переменный низкой стабилизированной частоты, выходного повышающего трансформатора 19, регуляторов 20-22 то,ка, фазоинверторов 23-25, измерителей

26-29 тока, измерителя 30 напряжения, З0 выходных клемм 31-34 и переключателя

35 выходных клемм. Регуляторы 20-22 выходного тока предназначены для установления в выходной цени трансформатора 19 заданных значений тока.

Фазоинверторы 23-25, подключенные каждый к своей вторичной обмотке трансформатора 19, служат для изменения фазы тока в выходных цепях к электродам 1-3 (клеммы 31-33) относи- 40 тельно фазы тока в цепи центрального электрода 1 (клемма 31). Фазоинверто.ры 24 и 25 позволяют установить вео личину фазы, сдвинутую на 180 относительно фазы, устанавливаемой фа- 45 зоинвертором 23. Измерители 26-29 тока предназначены для определения величины тока в 1выходных цепях, соответственно: измерителей 26-28 тока к питающим электродам 1-3, и изме- 50 рителя 29 — в цепи электрода 4, отнесенного в бесконечность, Показания измерителя 29 тока равны алгебраической сумме токов, питающих электроды 1-3, 55

Выходные клеммы 31-34 служат для подключения -выходных цепей генератора к питающим электродам 1-4. тогда электрическое поле в массиве создается только электродами 1 и 4 °

Подключают измеритель 30 напряжения ключом 35 и измеряют величину напря1233068 жения в цепи электродов I и 4. Затем, регулируя питающий ток регулятором

20, устанавливают его максимальную величину, соответствующую максимальной величине питающего напряжения, и по показаниям измерителей тока (I) и напряжения (U) определяют сопротивление заземления

R (4) и через него удельное электрическое сопротивление среды.

Устанавливают величину тока в цепи центрального электрода l равной 15

I = 1/3 I а затем эту же величину в цепи боковых концентрирующих элект. родов 2 и 3. Измеритель 29 тока должен при этом дать показание, равное

I +I +Х, =3--.Т =I. После

3 этого производят измерения потенциала на отдельных точках измерительного профиля. Затем, устанавливая заданные значения фаз и величин тока,. сканируют силовыми линиями электрического паля, производя дальнейшие измерения, аналогично описанному.

0 наличии объекта разведки и его положении в интервале между профи- 30 лями судят по расхождениям измеренных и рассчитанных значений потенциала или разности потенциалов.

Формула из обр е тен ия

1 . Способ геоэлектрораэведки, заключающийся в сканировании исследуемой зоны массива силовыми линиями электрического поля центрального питающего электрода при изменении пространственной ориентации силовых линий поля путем изменения соотношения токов боковых питающих электродов, симметрично расположенных относительно центрального электрода, и определения характеристик исследуемого массива по результатам измерений в нем параметров электрического поля, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения произ- водительности, в процессе сканирования одновременно изменяют фазу и величину тока на центральном и боковых электродах, при этом сохраняют постоянство суммы модулей питающих токов, 2. Устройство для геоэлектроразведки, содержащее автономный источник питания, преобразователь постоянного тока в переменный низкой частогы и повышающий трансформатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что вторичные обмотки повышающего трансформатора через регуляторы тока подключены к фазоинверторам, один из выходов которых через измеритель тока соединен с выходными клеммами, подключенными к питающим электродам, а другие выходы — к общей точке, которая через измеритель тока соединена с выходной клеммой, подключенной к электроду, отнесенному в бескочечность, l?33068. 1О 1О 1Î,.

+ аг5 и5 зу 7

Dc Е

1 5 аг

1 25

1 3Л11

1Я5 д5 1.25

+ г 1 З

15 1.5

ar

5 1д

П7 1375

025 3i

2 1 у .1Ф

Ы 1.5

1

2 g.75

2 1

Фиг. 7

Фиг.2

ВНИИПИ Заказ 2764/40

Тираж 728 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4