Способ геоэлектроразведки и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) 8 068 Ч 3/О 4 РЕТЕНИЯ ДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВИ(71) Украинский филиал Всесоюзногоордена Трудового Красного Знаменинаучно-исследовательского институтагорной геомеханики и маркшейдерскогела д(5 б) Итенбург С.С. Интерпретация результатов геофизических исследований разрядов скважин. -М,: Недра, 1972, с. 70-71, 72.Авторское свидетельство СССР 9 998993, кл. С 01 ч 3/00, 1981.Ванжа Н,П Лаппо П.В Мясников 10Г, Электроразведочная станция с искробезопасными выходными цепями ШЭРС, Ново-горно-шахтное оборудование и аппаратуры. Испытания и опыт эксплуатации. Вып. В 4 (81). Экспресс- информация ЦНИЭУголь. М. 1981. (54) СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕЦКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к геоэлектроразведке, в частности к методам сопротивлений, и может быть использовано в полевой, скважиннойи шахтной геофизике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей геоэлектроразведки и повышение производительности работ, Наобнажении пород в горной выработкезаземляют систему из центрального ибокового концентрирующего и питающихэлектродов, отнесенных от центрального электрода на расстояние, которое принимают равным расстоянию между параллсльнымп выработками, Общийпитающий электрод заземляют в бесконечности. На боковые электродыподают переменный ток, причем фазытоков электродов совпадают с фазойтока центрального электрода. 11 риданном фиксированном положении питающих электродов параметры электрического тока (потенциала) висследуемой зоне измеряют в другойгорнсй выработке, параллельной первой, в пределах участка от проекциицентрального электрода на измерительный профиль. 1 з.п, ф-лы, 4 ил.1 12330Изобретение относится к геоэлектроразведке, в частности к методам сопротивлений, и может быть,использовано в полевой, скважинной и шахтной геофизике, при проведении инженерно-строительных работ и палеонтоНа обнажении пород в горной:выработке, обычно в угольном пласте, заземляют систему из центрального 1 и бокового концентрирующего 2 и питающих 3 электродов, отнесен от центрального на расстояние которое принимают равным расстоянию между параллельными выработками. Общий питающий электрод 4 заземляют в бесконечности на растоянии неменее 5 Ь 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 величине11, 1+1, + 1, =1; ;(1)11., = 11,1 = 1, = -" 1;Т.1,= 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 (наныхЬ, 35 50 логических раскопок, а также в шахтной электрораэведке различного типанарушений (разрывных, генетических,эрозионных и др,) угольных пластов 1 Ов интервале между горными выработками при столбовых системах разработки.Цель изобретения - расширениеФункциональных возможностей геоэлект. 15роразведки и поывшение производительности работ.На Фиг,1 изображена схема предлагаемого способа геоэлектроразведки;на фиг,2 - диаграммы ведичин и Фаз 20токов для примера реализации способа(математическое моделирование); наФиг.З - графики приведенного потенциала нормального поля для диаграммвеличин и Фаз токов, приведенных нафиг.2; на Фиг.4 - блок-схема предлагаемого устройства,Способ осуществляется следующимобразом.Затеи, 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, ПриРэтом сумму модулей питающих токов сохраняют постоянной и равной 1.На Фиг.2 изображены диаграммы 6-1 б величин и фаэ токов, питающих электроды 1-3, а на Фиг,З - соответствующие им графики приведенного1 Р(") потенциала электрического поля 477 каждов по граммы величин и фаз ле (3) вычисляют зна ала, по которым строя т ия пот че пример, потенциала) в исследуемой зоНе проводят в другой гоРной выработке 5, параллельной первой в пределах участка протяженностью + Ь от проекции центрального электрода на измерительный профиль (на Фиг,1, участок а Б)Суммарный потенциал поля на измерительном профиле а 1 в точке 5 при отсутствии объекта разведки в интервале между выработками определяетсяГ 1(1, 1, Д Ч - ( + + )- - - 1- - = 1 4 Я г, гг г 4 г(3) где г, = (х - х) +(у: - у) расг стояние от д-го положения питающего электрода ( = 1,2,3) до точки 5; х;7 - координаты д-го источника (для электрода 1- А, = О), К, = О;г для электрода 2-г= - Ь, У = О; для электрода 3- Х = ЬВ у = 0)1ху - координаты -й точки измерения потенциала; 1; - величины токов (со знаком фазы);удельное электрическое сопротивление среды, определяемое по результатам параметрических измерений,Результаты расчетов по формуле (3) изображают в виде графика потен 1 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 горными выработками.графики нормального поля, вычитая которые .из графиков измеренных значений потенциала в пределах участка цполучают графики остаточных аномалий. 5Завершив полный цикл измерений, электроды 1-3 перемещают в новое положение, например, электрод 2 переносят в току 1, электрод 1 - в точ. ку 3, а электрод 3 переносят на рас стояние Ь от точки 3, получают новое положение системы питающих электродов (с перекрытием Ь 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., . 20Генератор (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, ЗО 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. З 5 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 тельно Фазы тока в цепи центрального электрода 1 (клемма 31). Фазоинверто.- ры 24 и 25 позволяют установить величину фазы, сдвинутую на 180 относительно фазы, устанавливаемой фа зоинвертором 23, Измерители 2 бтока предназначены для определения величины тока в выходных цепях, соответственно: измерителей 2 бтока к питающим электродам 1-3, и изме рителя 29 - в цепи электрода 4, отнесенного в бесконечность, Показания измерителя 29 тока равны алгебраической сумме токов, питающих электроды 1-3, 55Выходные клеммы 31-34 служат для подключения выходных цепей генератора к питающим электродам 1-4. При включении генератора постоянное напряжение аккумуляторной батареи 17 преобразуется преобразователем 18 в переменное П в ,образное заданной частоты и амплитуды и подает.ся через регуляторы 20-22 тока ифазоинверторы 23-25 в выходные цепи31-34, 32-3 и 33-34. Задавая знакфазы и амплитуду тока 1, регулятором20 тока в цепи центрального электрода1, регуляторами 24 и 25 тока в цепяхконцентрирующих электродов 2 и 3устанавливают дискретно согласно заданному закону токи 1 и 15 равными или отличными по амплитуде, какот тока, питающего, центральный электрод 1, так и между собой, с Фазами,совпадающими пли противоположнымифазе в цепи центрального электрода 1.Суммарное значение тока 1,1 ++ 1+ 11 = сопзТ устанавливают попоказаниям измерителя 29 тока в общей цепи генератора - клемме 34, подключенной к электроду 4. При этомфазы на выходах 31-33 устанавливаютс помощью фазоинверторов 23-25 одинаковыми,При исследовании нарушенностимассива .в интервале между горнымивыработками (Фиг.1) заземляют питающие электроды 1-4 в стенке горнойвыработки (,находящейся внутри исследуемого массива), проводами присоединяют указанные электроды соответственно к клеммам 31-34 генератора, В совокупности электроды 1-3образуют питающий профиль (на фиг.1с питающим профилем совмещена ось Хпрямоугольной системы координат).Измерительный профиль д 1 располагаютв другой выработке (начало координатсовмещают 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 31-34,32-34, 33-34, в сумме равные заданной величине 1, Величину 1 определяют следующим способом: устанавливают регуляторы 21 и 22 тока на нуль,тогда электрическое поле в массиве создается только электродами 1 и 4Подключают измеритель 30 напряженияключом 35 и измеряют величину напря-1 -жения в цепи электродов 1 и 4. Затем, регулируя питающий ток регулятором 20, устанавливают его максимальную величину, соответствующую максимальной величине питающего напряжения, и по показаниям измерителей тока (1) и напряжения Я) определяют сопротивление заземленияК (4) и через него удельное электрическое сопротивление среды.Устанавливают величину тока в цепи центрального электрода 1 равной 15 1, = 1/3 1, а затем эту же величину в цепи боковых концентрирующих элект родов 2 и 3. Измеритель 29 тока должен при этом дать показание, равное11 +1 +1, =3 -.1=1, После3этого 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 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 линиямиэлектрического поля центральногопитающего электрода при изменениипространственной ориентации силовыхлиний поля путем изменения соотношения токов боковых питающих электродов, симметрично расположенных относительно центрального электрода, иопределения характеристик исследуемого массива по результатам измерений в нем параметров электрическогополя, о т л и ч а ю щ и й с я. тем,что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения произ-водительности, в процессе сканирования одновременно изменяют фазу и величину тока на центральном и боковыхэлектродах, при этом сохраняют постоянство суммы модулей питающих токов,2. Устройство для геоэлектроразведки, содержащее автономный источник питания, преобразователь постоянного тока в переменный низкойчастогы и повышающий трансформатор,о т л и ч а ю щ е е с я тем, чтовторичные обмотки повышающего трансформатора через регуляторы тока подключены к фазоинверторам, один извыходов 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.