[發(fā)明專利]一種基于矩陣電極的礦井電法集成勘探系統(tǒng)及使用方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110482969.7
• 申請(qǐng)日: 2021-04-30
• 公開（公告）號(hào): CN113009581A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 溫亨聰;郭純;劉寶寶;吳斌強(qiáng);張輝輝;楊海濤;溫英明;闞雪冬;李學(xué)臣;翟中超;包治國
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 焦作煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01V3/00
• 分類號(hào): G01V3/00
• 代理公司: 鄭州浩德知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 41130
• 代理人: 王國旭

發(fā)明公開了一種基于矩陣電極的礦井電法集成勘探系統(tǒng)及使用方法，包括多芯電纜、連接線夾、矩陣電極和現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)，矩陣電極呈雙排矩陣形按照固定的行間距和列間距布置在工作面上巷、下巷及切眼頂?shù)装逯?，矩陣電極與多芯電纜用連接線夾依次連接，多芯電纜與現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)相連接，形成矩陣探測(cè)網(wǎng)絡(luò)，該系統(tǒng)能多頻供電、一次布線、一輪采集完成多種電測(cè)深、電剖面、電透視勘探的數(shù)據(jù)采集工作，大幅度提高井下物探工作效率，豐富數(shù)據(jù)種類多樣化，進(jìn)一步提高水文物探成果的精細(xì)度和可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及礦井水害防治技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于矩陣電極的礦井電法集成勘探系統(tǒng)及使用方法。

背景技術(shù)

我國是世界主要產(chǎn)煤國，多數(shù)煤礦水文地質(zhì)條件復(fù)雜，煤層附近含水層富水性強(qiáng)、水壓高、補(bǔ)給水源區(qū)域廣、隔水層薄、地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，煤礦重特大突水事故頻發(fā)。國內(nèi)外對(duì)礦井水害的探測(cè)技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展與應(yīng)用，呈現(xiàn)出技術(shù)豐富、儀器多樣、應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)，現(xiàn)有水文探測(cè)手段主要為直流電法、高密度電法、音頻電透視法、瞬變電磁法等礦井電磁技術(shù)，這些技術(shù)憑借著對(duì)含水體反映靈敏的特點(diǎn)，成為目前井下賦水性最常用的探測(cè)方法。

但隨著礦井開采不斷大型化、深部化，這些探測(cè)技術(shù)在滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需求方面存在諸多不足；1、瞬變電磁法抗金屬干擾能力差，由于巷道采用工鋼、U鋼和錨網(wǎng)支護(hù)且常堆放有大量鐵器，導(dǎo)致探測(cè)效果較差；2、直流電法、音頻電透視法采用單通道數(shù)據(jù)采集方式，地電場(chǎng)數(shù)據(jù)密度有限、物探效率低且局限于電測(cè)深或電透視單一探測(cè)類型；3、高密度電法采用簡(jiǎn)單的線型多通道測(cè)量方式，無法完成電透視主流裝置“軸向單極—偶極法”的數(shù)據(jù)采集。因此在目前需電測(cè)深、電剖面、電透視等多種成果補(bǔ)充對(duì)比、綜合分析，達(dá)到水害高效、精細(xì)探測(cè)的背景下，傳統(tǒng)礦井電磁法適用范圍逐漸減小，無法保障煤礦的安全生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述不足，本發(fā)明的目的是要提供一種集電測(cè)深、電剖面、電透視等各類礦井電法的高效、精細(xì)矩陣電極勘探系統(tǒng)及使用方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種基于矩陣電極的礦井電法集成勘探系統(tǒng)，包括多芯電纜、連接線夾、矩陣電極和現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)；所述矩陣電極呈雙排矩陣形并按照固定的行間距和列間距布置在巷道頂?shù)装逯?，所述矩陣電極與多芯電纜之間通過連接線夾依次連接，所述多芯電纜與現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)相連接，形成矩陣探測(cè)網(wǎng)絡(luò)。

進(jìn)一步的，所述多芯電纜由線纜連接頭、高強(qiáng)度線纜、測(cè)量端口組成，所述高強(qiáng)度線纜上每隔一定間距布設(shè)測(cè)量端口，所述線纜連接頭與高強(qiáng)度線纜連接，所述高強(qiáng)度線纜由若干絕緣線芯組成，所述測(cè)量端口留設(shè)第一測(cè)量道口和第二測(cè)量道口，所述第一測(cè)道口內(nèi)布置第一接觸片，所述第二測(cè)道口內(nèi)布置第二接觸片，第一接觸片、第二接觸片按順序依次分別與絕緣線芯連接。

進(jìn)一步的，所述連接線夾包括接頭、保護(hù)套、連接線，所述接頭與測(cè)量端口連接，所述接頭內(nèi)部固定連接有兩個(gè)夾片，所述保護(hù)套設(shè)置在連接線和夾片的連接處，兩個(gè)夾片分別為第一夾片、第二夾片，所述接頭與測(cè)量端口連接時(shí)所述第一夾片與第一接觸片連接，所述第二夾片與第二接觸片連接，所述連接線包括第一連接分線、第二連接分線，所述第一連接分線與第一夾片連接，所述第二連接分線與第二夾片連接。

進(jìn)一步的，所述矩陣電極呈雙排矩陣形且按照固定的行間距和列間距布置在工作面的上巷、下巷及切眼頂?shù)装逯?，?duì)工作面形成包圍式矩陣電極布置。

進(jìn)一步的，所述現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)可以提供從低頻到高頻的多個(gè)供電頻率的供電功能。

進(jìn)一步的，所述矩陣電極還包括無窮遠(yuǎn)電纜、無窮遠(yuǎn)電極，所述無窮遠(yuǎn)電極與現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)用無窮遠(yuǎn)電纜連接。

進(jìn)一步的，所述矩陣電極布置為包圍式探測(cè)方式，所述包圍式探測(cè)方式可簡(jiǎn)化布置成單邊式探測(cè)方式，所述單邊式探測(cè)方式配備有單邊探測(cè)供電裝置；所述單邊探測(cè)供電裝置包括供電電纜、供電電極，所述供電電極與現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)用供電電纜連接。

一種基于矩陣電極的礦井電法集成勘探系統(tǒng)的使用方法，包括以下步驟：