[发明专利]地下工程聚焦层析激发极化超前探测方法

权利要求书

1.地下工程聚焦层析激发极化超前探测方法，其特征是，包括以下步骤：首先采用聚焦的工作方式，在地下工程工作面轮廓线上布置一圈屏蔽电极A₁，在距离底板到顶部的不同高度布置多条平行测线，测线上设供电电极A₀和接收电极M₁、M₂，底板上也设有供电电极B和接收电极N；然后采用层析的方法逐层采集数据，将供电电极A₀与屏蔽电极A₁供入同向的电流，分别测试测线接收电极M₁与底板接收电极N的电势差和半衰时，并改变电流大小测试不同电流下的测线接收电极M₁与底板接收电极N的电势差和半衰时；用测得的测线电势差数据进行反演，得到工作面前方地质体的三维电阻率图像，实现含水体的三维定位；用测得的半衰时绘出半衰时之差数据与水平距离的关系坐标图，计算半衰时之差与横坐标轴的包络面积S_t，绘制出包络面积S_t的二维剖面图，实现工作面前方水量的估算。

2.根据权利要求1所述的地下工程聚焦层析激发极化超前探测方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)采用聚焦的工作方式，首先在地下工程工作面轮廓线上布置一圈等间距的屏蔽电极A₁，在距离底板1/3H、2/3H高度布置两条平行测线L₁、L₂，每根测线布置电极数目分别为N₁、N₂，且N₁＝N₂，相邻两个电极之间的距离为d，其中H为拱顶距离底板的高度；测线L₁、L₂上均设供电电极A₀和接收电极M₁、M₂，接收电极M₁、M₂的位置可调且与测线上布置的电极位置对应，底板上也设有供电电极B和接收电极N；

(2)采用层析的方法逐层采集数据

①测线L₁供电电极A₀供入正电流I₀，供电电极B供入负电流-I₀，屏蔽电极A₁供入与供电电极A₀同向的正电流，保持供电电极A₀与测量电极M₁、M₂间距A₀M₁＝M₁M₂＝nd，其中d为相邻两个电极之间的距离，n为自然数且1≤n≤7，移动M₁、M₂从测线一端到测线的另一端；M₁、M₂每满足A₀M₁＝M₁M₂＝nd移动一次，电极A₀、M₁和M₂每测量1次，并调节供电电流使M₁M₂之间电势差U_M1M2＝0，并记录下M₁N之间的电势差U1_M1N和半衰时T；

②测线L₂重复测线L₁的测量步骤①；

③电极A₀供入正电流2I₀，电极B供入负电流-I₀，重复步骤①、②；

(3)进行含水构造的三维反演成像定位，将步骤(2)中测得的测线L₁、L₂的电势差数据U1_M1N进行反演，得到工作面前方地质体的三维电阻率图像，实现含水体的三维定位；

(4)采用半衰时数据进行工作面前方水量估算，将步骤(2)中测得的半衰时T数据，大小两次电流供电时相同点位的两个半衰时数据做差，并分别绘出半衰时之差数据与水平距离的关系坐标图，计算半衰时之差与横坐标轴的包络面积S_t，且包络面积S_t与水量的大小V成线性正相关关系，正值部分为水量的响应，由正值部分的面积估算水量的大小，再近一步以工作面的水平方向为X轴、工作面的垂直方向为Y轴，绘制出包络面积S_t的二维剖面图，实现工作面前方水量的估算。