[发明专利]一种增强音频电透视法检测工作面底板注浆效果的方法

权利要求书

1.一种增强音频电透视法检测工作面底板注浆效果的方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤一：使用增强音频电透视法检测工作面底板内注浆前原始电阻率ρ_理论；

步骤二：确定注浆后检测的“最佳窗口时间”；

步骤三：使用增强音频电透视法，在所述“最佳窗口时间”检测工作面底板内注浆后的实际电阻率ρ_注浆；

步骤四：确定注浆影响范围；

依据所述步骤一和步骤三检测得出的工作面底板内注浆前原始电阻率ρ_理论和注浆后“最佳窗口时间”的实际电阻率ρ_注浆，计算剩余电阻率值：△ρ＝(ρ_注浆-ρ_理论)/ρ_理论*100％；工作面内剩余电阻率值△ρ0，为高阻异常；工作面内剩余电阻率值△ρ0，为低阻异常；工作面内，显示高阻异常的区域即为注浆影响范围；

检测装置为增强音频单极-偶极-偶极装置，所述增强音频单极-偶极-偶极装置包括供电电极A(1)、供电电极B(2)、测量电极M(3)、测量电极N(4)、增强接收电极C(5)；

所述供电电极A(1)设置于工作面甲顺槽(7)；所述供电电极B(2)为无穷远；所述测量电极M(3)、测量电极N(4)设置于工作面乙顺槽(6)，测量电极M(3)与测量电极N(4)之间间距等于工作面乙顺槽(6)横向宽度，且测量电极M(3)与测量电极N(4)之间连线垂直于工作面乙顺槽(6)纵向；

所述工作面甲顺槽(7)与工作面乙顺槽(6)为工作面两相邻巷道；

所述测量电极M(3)与测量电极N(4)的中点设定为测量记录点(8)；

所述增强接收电极C(5)设置在工作面入口外侧，增强接收电极C(5)与测量电极M(3)、测量电极N(4)连线之间距离为1～2倍采长L；

所述增强音频电透视法具体包括如下检测步骤：

步骤一：设置供电电极A(1)

在所述工作面甲顺槽(7)中设置多个供电电极A(1)，当工作面采长小于80m时，相邻两个供电电极A(1)之间间距为20m～30m；当工作面采长大于等于80m时，相邻两个供电电极A(1)之间间距为50m；

步骤二：设置测量记录点(8)

在所述工作面乙顺槽(6)内，以所述供电电极A(1)为中心的扇形区域内，设置所述测量记录点(8)；

所述扇形区域内各测量记录点(8)设置方式为：工作面采长小于80m时，各测量记录点(8)之间间距为5m；工作面采长大于等于80m时，各测量记录点(8)之间间距为10m；

所述增强接收电极C(5)设置在工作面入口外侧，距离最近的测量记录点(8)的距离为1～2倍采长L；

步骤三：定点扫面测量程序

根据前述步骤，对每个相对固定供电电极A(1)对应的扇形区域内所有测量记录点(8)进行逐一检测；将工作面甲顺槽(7)检测完毕后，进行工作面乙顺槽(6)的检测，最终覆盖全工作面，确保工作面内10m×10m的单元内有两次以上的覆盖；工作面测量完毕；

步骤四：视电阻率计算

对所述增强音频单极-偶极-偶极装置采用音频交流供电，分别检测测量电极M(3)与增强接收电极C(5)、测量电极N(4)与增强接收电极C(5)之间的电位差△U_MC、△U_NC，计算视电阻率：

ρ_s＝K·(△U_MC-△U_NC)/I

其中：K为装置系数，I为供电电流；

步骤五：电阻率计算

依据步骤四中测得出的视电阻率ρ_s，通过反演计算测区内的电阻率ρ；

反演问题的目标函数形式如下：

其中：d_s为实测电导率；d(m)是对给定的电导率模型进行正演计算所得的数据；W_d是数据权重矩阵；β是正则化参数，用于平衡最小化过程中数据误差和模型正则化的影响；W_m是模型正则化矩阵；m是用于反演迭代的模型，模型参数取ln(1/ρ)，m_c是参考模型；

所述确定注浆后检测的“最佳窗口时间”具体包括如下步骤：

步骤一：取待测煤层工作面底板“岩石模块”，体积1m³，按照视电阻率计算公式：ρ＝(△U/I)×(S/L)，计算岩石模块注浆前的视电阻率值ρ_S模；

其中，S为模块横截面面积/m²，L为垂直于横截面方向的模块长度/m，△U为模块两端电位差，I为供电电流；

步骤二：将“水泥+粉煤灰”的混合浆液注入到步骤一中所述岩石模块内；

步骤三：每天定时观测注浆后所述“岩石模块”的视电阻率值，注浆后第i天的视电阻率值设定为ρ_i；第一天视电阻率值为ρ₁欧姆米，之后近线性快速升高，在第N1天所述岩石模块的视电阻率值达到注浆前的视电阻率值，即ρ_N1＝ρ_S模；在第N2天快速升高至n倍的ρ_S模(n1)，即ρ_N2＝nρ_S模；第N2天之后，当ρi(iN2)缓慢变化趋于稳定,且ρ_iρ_S模；第N2天即为待测工作面注浆后“最佳窗口时间”。