网络并行电法与传统电法超前探测效果对比

冉根领

【摘要】当前，电法勘测作为一门新兴学科得到了十分广泛的应用，其主要是利用岩石与矿石的电学性质差异，查明地质构造。其中，网络并行电法勘探是对传统电法的一种改进，其大大提高了勘探效率，实现了海量数据的采集。本文主要分析了网络并行电法与传统电法超前探测效果对比。

【关键词】网络并行电法；传统电法；超前探测；效果对比

近些年，随着大量先进技术的应用，使得电法技术发展十分迅速。其中，网络并行电法就是建立在传统电法勘测基础上的，利用单极供电（AM法）和偶极子供电（ABM法）方法采集数据，效率更高、采集到的数据更多。

1网络并行电法

网络并行电法使用的是拟地震采集的方法，其能够多通道地开展电场数据的采集工作。电法勘探信号是由供电电极朝着大地供电而产生的，主要利用的是AM法与ABM法采集数据[1]。

1.1现场布置

如图1所示即为现场测线布置图，一共布置了28个电极，电极之间的距离均是2米，探测的长度则是54米，起始电极是5#。因为场地限制，在测线后200米设置无穷远，而待测区处于测线之前。本次主要利用网络并行电法进行数据的采集：利用单正方波供电，恒流时间分别是0.5s和2s，采样间隔则是50ms和100ms。在整个测量采集的过程中，应做好初始数据的预处理，除去无效点数据。

图1测线布置图

1.2数据处理

（1）按照勘探目的，进行地质分析，科学设计方案；（2）做好现场数据的采集和记录工作；（3）对数据进行解编，并将其导出。在坐标系中，坐标原点是5#电极所处位置，x轴的正方向是巷道的走向，y轴的正方向则是与巷道相垂直的右方，z轴的正方向是顶板的方向。在进行数据的预处理时，利用的是矿井直流电法超前探测解析软件，其还可以实现道间均衡、曲线校正等等。值得注意的是，在此过程中还需做好干扰校正、修正拟合。根据研究，最佳拟合必须符合以下条件：电阻率实测值 和理论值 之间差的平方最小值 ，不超过给定的无限小值 ，其表达式如下所示：

在遭遇干扰信号叠加时，目标异常信号相对比较弱，此时为了突出目标异常，可转化成均匀空间环境下的异常结果：

其中， 表示的是进行影响校正之后得到的视电阻率； 表示的是均匀空间环境下的视电阻率。

其后，利用偏移模型做好三维偏移处理，并离散化探测区域进行概率成像[2]。如图2所示，即为并行电法超前探测结果示意图。该图中，利用红色虚线圈出的地方为相对低阻异常区，富水的可能性十分大。

图2并行电法超前探测结果示意图

2传统电法

传统电法主要应用的是高密度电阻率法，其通过三电位电极系，对前方地质构造等进行探测，主要原理如下所示：首先利用A、B电极向地下进行供电，其中B电极处于无穷远；然后通过M、N进行测量，M、N电极的中点则是记录点O[3]。值得注意的是，上述装置的布置必须满足以下条件： ，也可以表示为 。

2.1现场测试

如图3所示即为现场测线布置图，其主要应用的传统三点电源法进行超前探测，从图中可以看出，B供电电极处于迎头后方超过300米的地方，A供电电极一共设置了3个，均是固定布置，初始A1和迎头之间的距离为18米，M、N测量电极则是逐渐向着后方进行移动。将仪器站布设在初始A1的前方，在进行数据采集的过程中，A1、A2、A3这三个供电电极固定，其与B供电电极均需接在仪器发射极上；M、N测量电极属于跑极，也接在仪器发射极上，测完一点之后再进行跑极。在进行第一点的测量时，应先是A1进行发射测量，然后由A2进行发射测量，以此类推，当A3测完之后，第一点则是测量完成；在进行第二点的测量时，依次的测量顺序则是A3、A1、A2；在进行第三点的测量时，依次的测量顺序则是A1、A2、A3，以此类推。

图3测线布置图

2.2数据处理

在上面的整个测量的过程中，必须要做好初始数据的预处理，除去无效点数据。在进行室内处理的过程中，主要使用的是同该电法仪相配套解析软件。（1）将观测系统的坐标进行录入；（2）将所有采集到数据导出；（3）对数据进行解编，并将其导出成图。

如图2所示，即为传统电法超前探测结果示意图。根据该图可以发现，在巷道的前方大约6～8米的地方属于低阻异常区，具有极大的强富水可能性。但是，根据后期施工发现，在该处并不具有含水体，仅仅是裂隙较为发育，但是并不富水。其后，随着掘进工作的继续，在到达迎头前方16米的地方使，出现了淋滤的情况，发现含水体。从实际施工情况发现，利用传统电法进行超前探测存在较大的偏差，与现实存在较大差距，从而影响到了施工的顺利进行。

图4传统电法超前探测结果示意图

3网络并行电法与传统电法超前探测效果对比

根据上图4可以发现，利用传统电法进行超前探测存在一定缺陷，例如：探测的有效范围较小，仅仅能够响应迎头前18米。同时，在上述探测过程中，探测结果显示巷道的前方大约6～8米存在含水体，与实际情况不符，精确度较低。

根据上图2可以发现，利用网络并行电法进行超前探測时，其探测的范围达到迎头前35米，大大超过了传统电法，有效探测范围十分广。其次，根据并行电法超前探测结果显示，巷道的前方大约16～35m处属于低阻异常区，且相似度十分高，具有十分大的强富水可能性。根据后期实际施工发信，该区域的确存在含水体，其贯通了构造破碎带，视电阻率处于5～10 ，相似度十分高，与前期网络并行电法探测结果基本一致。

4.结束语

综上所述，网络并行电法是对传统电法的一个有效改进，其加快了工作效率、增加了数据采集量，从而进一步提高了数据同步性、真实性。从上述对比探测中可以发现，网络并行电法的有效探测范围更广，误差更小，精度更高，具有良好的应用前景，值得推广。

参考文献：

[1]徐建平.网络并行电法在仰峰水库渗漏探测上的应用[J].科技与企业，2014，（6）：198-198.

[2]吴超凡，刘盛东，邱占林，等.矿井采空区积水网络并行电法探测技术[J].煤炭科学技术，2013，41（4）：89-90.

[3]韩德品，李丹，程久龙，等.超前探测灾害性含导水地质构造的直流电法[J].煤炭学报，2010，35（4）：635-639.