[發明專利]采空區火源探測的電極站網系統及其布設方法和測試方法

在審

• 申請號: 202310049327.7
• 申請日: 2023-02-01
• 公開（公告）號: CN116224443A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 梁運濤;孫勇;韓猛;葛歡;宮博識
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團沈陽研究院有限公司
• 主分類號: G01V3/00
• 分類號: G01V3/00
• 代理公司: 沈陽易通專利事務所 21116
• 代理人: 于麗麗

本發明公開了采空區火源探測的電極站網系統及其布設方法和測試方法，包括巷道電極站、采空區電極站、主巷參比電極站，巷道電極站、采空區電極站、主巷參比電極站分別依次間隔布設于煤礦井下采空區中的煤巖石地面以下；每個電極站均包括檢測導線、柔性石墨布、導線網、石墨膠漿基、接地金屬電極；通過巖石電阻率測量儀測量采空區內地面的煤巖石電阻率ρ，計算單個電極站理論接地電阻Rsubgt;g/subgt;，并由此電極站理論接地電阻Rsubgt;g/subgt;為依據確定預布設電極站的尺寸，分別確定巷道電極站的布置間距、采空區電極站的布置間距、主巷參比電極站的布置間距。本發明具有耐高溫、耐腐蝕、穩定性好、探測精度高的效果，極其適合在煤礦井下極端環境中用于煤礦采空區隱蔽火源的探測。

技術領域

本發明屬于煤礦火源探測電極技術領域，具體涉及一種采空區火源探測的電極站網系統及其布設方法和測試方法。

背景技術

傳導類電法是通過接地電極觀測大地介質電流場的一種成熟物探方法，該類常見的手段包括電阻率法、自然電場法、充電法和激發極化法等，被廣泛應用于區域地質、水文地質、工程地質、環境地質及煤田地質等領域的勘探工作。

接地電極作為傳導類電法的傳感器探頭，同時也可以作為區域火源探測的傳感器，接地電極主要有金屬電極、液體不極化電極、固體不極化電極三種類型。其中，金屬電極以銅、鐵材料為主，外形呈鐵釬狀，導電方式為電子導電；液體不極化電極是將CuSO₄、NaCl等電解質溶液裝入絕緣極罐內，底部采用軟木塞或陶瓷隔膜與被測物體靠近，導電方式為離子導電；固體不極化電極主要是將PbCl₂、AgCl等含金屬鹽與高嶺土、石膏等混合并固化，導電方式為離子導電。以上各類電極無法實際應用在煤田火源探測中，具體地，金屬電極在煤礦井下極端環境中耐腐蝕性差，液體不極化電極及固體不極化電極很難承受由煤礦井下冒落巖石帶來的沖擊，且無法承受200℃以上高溫，且需要日常維護，因此均無法滿足煤礦井下采空區苛刻的環境要求。

另外，現有技術中，常規探測網布置于地表，其布設方法為：布極點與煤礦井下采空區非直接接觸，布極點一般按剖面排列及規則測網排列布設，點距和線距根據勘探精度要求進行設定。由于地表布極點與地下采空區火源有一定距離，因此探測精準度不高。

發明內容

本發明就是針對上述問題，彌補現有技術的不足，提供一種具有耐高溫、耐腐蝕、穩定性好、探測精度高的煤礦采空區火源探測的電極站網系統及其布設方法和測試方法。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案。

一方面，本發明提供了一種采空區火源探測的電極站網系統，包括巷道電極站、采空區電極站、主巷參比電極站，巷道電極站、采空區電極站、主巷參比電極站分別依次間隔布設于煤礦井下采空區中的煤巖石地面以下，巷道電極站、采空區電極站、主巷參比電極站均為相同結構的電極站；每個電極站均包括檢測導線、柔性石墨布、導線網、石墨膠漿基、接地金屬電極，柔性石墨布上下分層設置，位于柔性石墨布的層間設置導線網，位于導線網下方的柔性石墨布的下方設置石墨膠漿基，分層設置的柔性石墨布、導線網及石墨膠漿基的四角上垂直貫穿連接接地金屬電極，檢測導線連接于由柔性石墨布、導線網、石墨膠漿基以及接地金屬電極構成的組合體上。

作為本發明的一種優選方案，所述檢測導線由云母紙繞包鎳絲與耐高溫絕緣玻璃纖維組成，檢測導線的耐受溫度為1000℃。

作為本發明的另一種優選方案，所述柔性石墨布由石墨、棉紗、玻璃纖維以及碳化纖維經過合成工藝制作而成，柔性石墨布的固態電阻率為0.06Ω·m。

作為本發明的另一種優選方案，所述導線網由鎳合金絲、不銹鋼絲和銅絲編織而成。

作為本發明的另一種優選方案，所述石墨膠漿基由超細鱗片石墨粉、導電黏土、有機溶劑及樹脂粘合劑制成，石墨膠漿基呈半固體狀態，石墨膠漿基的耐受溫度為1000℃。