[發(fā)明專(zhuān)利]礦區(qū)老空水探測(cè)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610144498.8
• 申請(qǐng)日: 2016-03-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105785450B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃采倫;王靖;陳超洋;周博文;南茂元
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖南科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01V3/08
• 分類(lèi)號(hào): G01V3/08
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種礦區(qū)老空水探測(cè)方法，由多段有序連接的電纜探針組件接收天然電磁波經(jīng)老空區(qū)或老空水反射、折射或調(diào)制后在地表形成的分布電場(chǎng)信號(hào)并連接到探測(cè)儀器進(jìn)行信號(hào)調(diào)理放大、采集保存，上位機(jī)讀取探測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)分析處理后提取老空水或老空區(qū)特征信息及參數(shù)并據(jù)此分析老空水的賦存深度、儲(chǔ)量大小和老空區(qū)存在狀態(tài)；其特征在于：所述的電纜探針組件包括首端連接器（2-1）、電纜本體（2-2）、尾端連接器（2-3）、探針連接器（2-4）、探針（2-5）和終端匹配器（2-6），首端連接器（2-1）為一用于連探測(cè)儀器或上一段電纜探針組件的12芯航空插頭并通過(guò)包括7根內(nèi)層線芯和13根外層線芯的雙層屏蔽電纜本體（2-2）與用于連接下一段電纜探針組件或終端匹配器（2-6）的尾端連接器（2-3）相連接，探針（2-5）為一上端加工有用于與探針連接器（2-4）下蓋連接的螺紋接頭、下端加工有易于插入泥土的圓錐體的良導(dǎo)電性金屬材質(zhì)細(xì)桿并通過(guò)探針連接器與電纜本體相連接，每段電纜探針組件上均勻分布相距為D的8個(gè)探針連接器、首探針與首端連接器的距離為t米、尾探針與尾端連接器的距離為D-t米、由其獨(dú)立的8位類(lèi)型編碼進(jìn)行檢測(cè)識(shí)別和由8位選通控制碼對(duì)其連接探針進(jìn)行選通控制，類(lèi)型編碼的高3位表示t-1、t的設(shè)置范圍為1～4米，類(lèi)型編碼的低5位表示D-1、D的設(shè)置范圍為1～32米，該電纜探針組件可多段有序連接使用；所述的探測(cè)儀器包括前置接口模塊、信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊、DSP處理器、時(shí)鐘與復(fù)位、CPLD、RAM、ROM、閃盤(pán)、USB接口、LCD觸摸顯示模塊，DSP處理器在時(shí)鐘與復(fù)位電路的驅(qū)動(dòng)控制下通過(guò)總線與CPLD、RAM、ROM、閃盤(pán)、USB接口、信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊、LCD觸摸顯示模塊交換數(shù)據(jù)，還通過(guò)CPLD輸出邏輯控制信號(hào)至RAM、ROM、閃盤(pán)、LCD觸摸顯示模塊、信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換模塊和前置接口模塊的控制端，探測(cè)儀器在其LCD顯示提示下通過(guò)觸摸操作實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)置、檢測(cè)、探測(cè)功能，與電纜探針組件配合能將探測(cè)區(qū)域內(nèi)的天然電場(chǎng)信息進(jìn)行集中采集與保存；所述上位機(jī)對(duì)從探測(cè)儀器讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字抗混濾波、FFT變換與頻譜細(xì)化、譜線搜索處理后再將地下特征信息標(biāo)注到相應(yīng)深度地層的電性值曲線上以形成四維物探剖面圖，對(duì)四維物探剖面圖進(jìn)行橫向、縱向分解識(shí)別得到老空水或老空區(qū)特征信息及參數(shù)，將特征信息的主頻頻率f_z代入經(jīng)驗(yàn)公式定量計(jì)算老空水或老空區(qū)埋藏深度、將特征信息的動(dòng)態(tài)信息代入經(jīng)驗(yàn)公式定量計(jì)算動(dòng)態(tài)老空水的儲(chǔ)量大小，通過(guò)測(cè)線平移或換用極距較小的電纜探針組件進(jìn)行多次重復(fù)探測(cè)以鎖定老空水邊緣，在出現(xiàn)裂隙信息的測(cè)點(diǎn)運(yùn)用儀器的垂深掃描探測(cè)方式來(lái)確定老空水的存在深度，再對(duì)探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向和縱向綜合反演以確定老空水體的范圍，然后運(yùn)用不規(guī)則幾何分解與容斥原理相結(jié)合的方法近似估算靜態(tài)老空水量，根據(jù)多測(cè)點(diǎn)特征信息主頻幅值的變化規(guī)律來(lái)定性評(píng)估老空區(qū)的存在狀態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦區(qū)老空水探測(cè)方法，其特征在于：所述電纜探針組件的探針連接器（2-4）包括穿過(guò)并固定電纜本體使其外屏蔽層與之可靠連接的金屬上蓋和內(nèi)置探針接入檢測(cè)電路板的底部開(kāi)有探針旋入孔的絕緣材料下蓋，探針接入檢測(cè)電路板由用于探針接收信號(hào)傳輸并抑制其高頻干擾的磁珠Z1、用于導(dǎo)入探針接收信號(hào)與探針連接狀態(tài)檢測(cè)的彈性觸點(diǎn)SW2、正常探測(cè)時(shí)對(duì)探針接收信號(hào)起濾波作用的電容C1、用于探針連接檢測(cè)信號(hào)導(dǎo)入和與尾端連接器內(nèi)二極管一起對(duì)探針接收信號(hào)起到限幅保護(hù)作用的二極管D9組成，以實(shí)現(xiàn)探針的連接狀態(tài)檢測(cè)和接收信號(hào)的導(dǎo)入、限幅保護(hù)與高頻濾波。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦區(qū)老空水探測(cè)方法，其特征在于：所述電纜探針組件的尾端連接器（2-3）是一個(gè)一端為電纜本體入口、另一端為用于連接下一段電纜探針組件或終端匹配器的12芯航空插座且內(nèi)置有控制電路板的圓柱體，控制電路板由用于輸出選通控制碼的8位串入并出移位寄存器IC1、用于輸入類(lèi)型編碼的8位并入串出移位寄存器IC2、在選通控制碼控制下進(jìn)行探針選擇的8選1模擬開(kāi)關(guān)IC3和IC4、用于設(shè)置類(lèi)型編碼的8位撥動(dòng)開(kāi)關(guān)SW1和8個(gè)電阻R1～R8、用于與本段電纜上8個(gè)探針電連接件內(nèi)的二極管一起對(duì)探針輸入信號(hào)限幅保護(hù)的8個(gè)二極管D1～D8組成，在串行同步時(shí)鐘DCLK、移位寄存器初始化SH/LD的控制下，從串行數(shù)據(jù)輸入Din線上接收高4位控制IC4以選通差分信號(hào)線IN+所需的探針連接、低4位控制IC3以選通差分信號(hào)線IN-所需的探針連接的8位選通控制碼，并將8位類(lèi)型編碼通過(guò)串行數(shù)據(jù)輸出Dout線發(fā)送到探測(cè)儀器，以實(shí)現(xiàn)電纜探針組件的自檢、探針信號(hào)選通與輸入限幅保護(hù)。