一種煤巷綜掘超前探測(cè)聚焦雙頻激電儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種煤巷綜掘超前探測(cè)電法儀，尤其是涉及一種煤巷綜掘超前探測(cè)聚焦雙頻激電儀。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦生產(chǎn)中，礦井突水災(zāi)害已經(jīng)對(duì)人民的生命和財(cái)產(chǎn)造成了巨大的損失，防止礦井水害發(fā)生已經(jīng)成為了煤礦安全生產(chǎn)中急需解決的問題?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定:礦井必須做好水害分析預(yù)報(bào)和充水條件分析，堅(jiān)持“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有掘必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則。由國(guó)家規(guī)定可以看出防止煤礦水害的重中之重是“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)”。因此，研宄煤礦巷道掘進(jìn)面超前探測(cè)方法與技術(shù)，有效預(yù)報(bào)煤礦掘進(jìn)面前方隱伏地質(zhì)構(gòu)造具有重要意義。
[0003]由于受到煤巷綜掘超前探測(cè)技術(shù)及掘進(jìn)面復(fù)雜惡劣的作業(yè)環(huán)境所限，目前尚未有一種成熟有效的巷道綜掘超前探測(cè)方法，能在煤巷掘進(jìn)過程中快速精確預(yù)報(bào)掘進(jìn)面前方隱伏的異常地質(zhì)構(gòu)造，如突水體、斷層、裂隙、陷落柱等。
[0004]為解決這一問題，本實(shí)用新型提出一種煤巷綜掘超前探測(cè)聚焦雙頻激電儀，能夠快速準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)掘進(jìn)面前方的隱伏地質(zhì)構(gòu)造。
[0005]本實(shí)用新型所述的激電儀主要基于聚焦雙頻激電法。所謂雙頻激電法，主要是利用兩種不同頻率并具有相關(guān)性的方波電流進(jìn)行疊加，同時(shí)供入大地，形成雙頻組合電流作為激勵(lì)源；并接收含有地質(zhì)異常信息的極化電勢(shì)差，通過儀器內(nèi)部的斬波放大、相敏檢波等手段，得到其高頻電位差與低頻電位差，從而求得異常構(gòu)造所產(chǎn)生的激發(fā)極化效應(yīng)。聚焦雙頻激電法源于雙頻激電法，依據(jù)空間電場(chǎng)效應(yīng)，根據(jù)同性電場(chǎng)之間互相排斥的性質(zhì)，在掘進(jìn)工作面四周布置約束電極以形成約束電場(chǎng)，從而與主發(fā)射電極的探測(cè)電場(chǎng)進(jìn)行相互作用，利用電場(chǎng)的約束作用，有效控制電場(chǎng)的傳播方向，使探測(cè)電場(chǎng)的發(fā)射方向與發(fā)射范圍控制一定范圍內(nèi)；并通過改變各約束電極電流強(qiáng)度，使探測(cè)電場(chǎng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)掘進(jìn)面前方進(jìn)行半空間探測(cè)，對(duì)含水地質(zhì)異常構(gòu)造進(jìn)行準(zhǔn)確定位，達(dá)到定方向、定距離探測(cè)的目的。
[0006]本實(shí)用新型的主要意義有:
[0007](I)快速準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)掘進(jìn)面前方的隱伏地質(zhì)構(gòu)造，減少礦井災(zāi)害尤其水害的發(fā)生；
[0008](2)提尚超肖U勘探效率，減少現(xiàn)場(chǎng)勘探工作量，實(shí)現(xiàn)巷道超肖U探測(cè)快、準(zhǔn)、易；
[0009](3)豐富煤巷綜掘超前探測(cè)技術(shù)研宄經(jīng)驗(yàn)，為巷道掘進(jìn)預(yù)警技術(shù)發(fā)展提供有益幫助。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]本實(shí)用新型的主要目的在于，設(shè)計(jì)一種煤巷綜掘超前探測(cè)聚焦雙頻激電儀，快速準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)掘進(jìn)面前方的隱伏地質(zhì)構(gòu)造。
[0011]本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0012]一種煤巷綜掘超前探測(cè)聚焦雙頻激電儀，其特征在于所述激電儀由發(fā)送機(jī)、接收機(jī)、電極和電纜組成；
[0013]所述發(fā)送機(jī)中，顯示屏、處理器、單端反擊電源模塊和調(diào)制模塊依次連接；單端反擊電源模塊連接發(fā)送機(jī)外部輸入端口和其他各模塊的供電端，負(fù)責(zé)為各模塊提供工作電源；鍵盤和顯示屏組成人機(jī)交互界面并與微處理器相連，微處理器通過A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換模塊與后級(jí)隔離輸出系統(tǒng)相連；調(diào)制模塊將直流調(diào)制成方波后與外部輸出相連；
[0014]所述接收機(jī)中，電源板、顯示屏、信號(hào)調(diào)理板與接口模塊依次連接；電源板給接收機(jī)內(nèi)部模塊供電；顯示屏是人機(jī)交互界面；信號(hào)調(diào)理板連接與發(fā)送機(jī)相連的通訊接口，對(duì)發(fā)送機(jī)的輸出電流信號(hào)進(jìn)行控制；接口模塊中包含電源接口、USB接口、485通訊接口和控制接口，負(fù)責(zé)內(nèi)部模塊的連接以及與發(fā)送機(jī)之間的通訊連接。
[0015]該激電儀的工作過程如下:首先進(jìn)行外部線路連接，包括電源線的接入、電纜和電極的連接、電纜和激電儀的連接以及發(fā)送機(jī)和接收機(jī)之間的通訊連接；其次進(jìn)行電極的布置，該方法下電極垂直于掘進(jìn)斷面布置，主要包括發(fā)射電極和約束電極，發(fā)射電極發(fā)射主電流，約束電極位于發(fā)射電極四周，每根電極均可發(fā)出獨(dú)立于發(fā)射主電流且可調(diào)的約束電流，該電流起到聚焦作用和探測(cè)各方位掃描探測(cè)的作用；布置好電極以后，設(shè)置多組發(fā)射主電流及約束電流的數(shù)值，進(jìn)行探測(cè)；最后接收機(jī)將探測(cè)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，在導(dǎo)入上位機(jī)后進(jìn)行進(jìn)一步的處理和分析，預(yù)測(cè)掘進(jìn)面前方的地質(zhì)構(gòu)造。
[0016]上述說明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如后。
[0017]本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出
【附圖說明】
[0018]圖1是聚焦雙頻激電儀整體結(jié)構(gòu)圖
[0019]圖2是雙頻調(diào)制波電流的合成圖
[0020]圖3a是聚焦雙頻激電儀電極布置的巷道截面圖
[0021]圖3b是聚焦雙頻激電儀在全巷道空間內(nèi)電極布置示意圖
[0022]圖4是發(fā)送機(jī)和接收機(jī)內(nèi)部模塊連接圖
[0023]圖中:
[0024]1:發(fā)送機(jī)2:接收機(jī)
[0025]3:通訊4:127V交流輸入
[0026]5:發(fā)送機(jī)電流輸出端□ 6:礦用電纜
[0027]7:電極8:接地電極
[0028]9:約束電極系10:主電極
[0029]11:圍巖介質(zhì)12:接收機(jī)內(nèi)部模塊
[0030]13:接收機(jī)電源板 14:接收機(jī)顯示屏
[0031]15:信號(hào)調(diào)理版16:電源接口
[0032]17:外接USB接口18:接收機(jī)485接口
[0033]19:控制接口20:輸入接口
[0034]21:本安電源22
[0035]23:地電位差24:發(fā)送機(jī)內(nèi)部模塊
[0036]25:發(fā)送機(jī)485接口 26:發(fā)送機(jī)顯示屏
[0037]27:處理器28:鍵盤
[0038]29:單端反擊電源模塊30:調(diào)制模塊
【具體實(shí)施方式】
[0039]為更進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本實(shí)用新型提出的一種煤巷綜掘超前探測(cè)聚焦雙頻激電儀的【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
[0040]有關(guān)實(shí)用新型的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，在以下配合參考圖示的較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過【具體實(shí)施方式】的說明，可對(duì)本實(shí)用新型為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效得以更加深入且具體的了解，然而所附圖僅是提供參考與說明之用，并非用來對(duì)本實(shí)用新型加以限制。
[0041]如圖1所示的本實(shí)用新型的一種煤巷綜掘超前探測(cè)聚焦雙頻激電儀的整體結(jié)構(gòu)示意圖，發(fā)送機(jī)I和接收機(jī)2之間進(jìn)行通訊3，二者構(gòu)成了該裝置的主體結(jié)構(gòu)。外設(shè)127V交流輸入4給發(fā)送機(jī)I供電，電極7通過礦用電纜6與發(fā)送機(jī)電流輸出端口 5相連將電流發(fā)射到圍巖介質(zhì)中。
[0042]如圖2所示的本實(shí)用新型的一種煤巷綜掘超前探測(cè)聚焦雙頻激電儀發(fā)出的調(diào)制方波電流的示意圖，將高低兩種頻率進(jìn)行疊加調(diào)制，形成雙頻激發(fā)電流，對(duì)探測(cè)區(qū)域進(jìn)行激電激勵(lì)，充分發(fā)揮了頻率域激電法的優(yōu)點(diǎn)。
[0043]如圖3a所示的本實(shí)用新型的一種煤巷綜掘超前探測(cè)聚焦雙頻激電儀的電極布置的巷道截面圖，圖中的Bi為約束電極，總共4根，分別記為B1、B2、B3和B4，A為主電極，M和Ml均為測(cè)量電極。約束電極布置呈正方形狀布置在四周，主電極A位于正中間，測(cè)量電極位于與主電極平齊的位置。
[0044]如圖3b所示的本實(shí)用新型的一種煤巷綜掘超前探測(cè)聚焦雙頻激電儀在全巷道空間內(nèi)電極布置的示意圖，接地電極8布置在巷道后部，約束電極系9布置在主電極10四周，起到約束主電極10的作用，同時(shí)改變約束電極系9中各個(gè)電極中的發(fā)射電流強(qiáng)度，可實(shí)現(xiàn)探測(cè)儀對(duì)煤巷綜掘面前方的各個(gè)方位的圍巖介質(zhì)11進(jìn)行掃描，得到全方位的超前探測(cè)數(shù)據(jù)，從而獲得異常體的位置信息。
[0045]如圖4所示的本實(shí)用新型的一種煤巷綜掘超前探測(cè)聚焦雙頻激電儀的發(fā)送機(jī)和接收機(jī)內(nèi)部模塊連接示意圖，接收機(jī)內(nèi)部模塊12通過控制接口 19、分別位于接收機(jī)機(jī)和發(fā)送機(jī)中的接收機(jī)485接口 18和發(fā)送機(jī)485接口 25與發(fā)送機(jī)內(nèi)部模塊24相連，485接口進(jìn)行通訊，控制接口 19傳遞控制信號(hào)，控制發(fā)送機(jī)輸出電流的波形頻率和相位。接收機(jī)內(nèi)部模塊12內(nèi)部通過電源接口 16連接本安電源21和接收機(jī)電源板13，再通過電源板給內(nèi)部模塊供電。接收機(jī)顯示屏14對(duì)接收到的激發(fā)極化后的高低頻電壓幅值進(jìn)行顯示，并繪制出該幅值的簡(jiǎn)易變化曲線，得到其變化趨勢(shì)。顯示屏中的外接USB接口 17與外接U盤相連，將探測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)出，方便數(shù)據(jù)在上位機(jī)上的處理。信號(hào)調(diào)理板15主要控制接收機(jī)和發(fā)送機(jī)之間的通訊及控制信息的輸出，同時(shí)還接收通過輸入接口 20傳輸?shù)牡仉娢徊?3，作為控制輸出的參考信息。發(fā)送機(jī)內(nèi)部模塊24的單端反擊電源模塊29將外界輸入的127V交流電進(jìn)行轉(zhuǎn)換后給內(nèi)部各模塊供電。發(fā)送機(jī)顯示屏26和鍵盤28連接處理器27，完成電流輸出的設(shè)定及輸出幅值顯示。處理器27還控制單端反擊電源模塊29，調(diào)節(jié)各路輸出電流值的大小。單端反擊電源模塊29通過調(diào)制模塊30后，輸出五路相互隔離的電流信號(hào)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種煤巷綜掘超前探測(cè)聚焦雙頻激電儀，其特征在于所述激電儀由發(fā)送機(jī)、接收機(jī)、電極和電纜組成； 所述發(fā)送機(jī)中，顯示屏、處理器、單端反擊電源模塊和調(diào)制模塊依次連接；單端反擊電源模塊連接發(fā)送機(jī)外部輸入端口和其他各模塊的供電端，負(fù)責(zé)為各模塊提供工作電源；鍵盤和顯示屏組成人機(jī)交互界面并與微處理器相連，微處理器通過A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換模塊與后級(jí)隔離輸出系統(tǒng)相連；調(diào)制模塊將直流調(diào)制成方波后與外部輸出相連； 所述接收機(jī)中，電源板、顯示屏、信號(hào)調(diào)理板與接口模塊依次連接；電源板給接收機(jī)內(nèi)部模塊供電；顯示屏是人機(jī)交互界面；信號(hào)調(diào)理板連接與發(fā)送機(jī)相連的通訊接口，對(duì)發(fā)送機(jī)的輸出電流信號(hào)進(jìn)行控制；接口模塊中包含電源接口、USB接口、485通訊接口和控制接口，負(fù)責(zé)內(nèi)部模塊的連接以及與發(fā)送機(jī)之間的通訊連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種煤巷綜掘超前探測(cè)聚焦雙頻激電儀，它由發(fā)送機(jī)、接收機(jī)、電極和電纜組成。發(fā)送機(jī)輸入127V的井下交流電，通過電纜與電極相連進(jìn)行電流輸出，其五路調(diào)制方波電流相互隔離且幅值單路可調(diào)；發(fā)送機(jī)的顯示屏可顯示每路輸出的電流幅值、電壓值及接地電阻值；發(fā)送機(jī)與接收機(jī)通過電纜連接進(jìn)行通訊，接收機(jī)發(fā)出控制信號(hào)控制發(fā)送機(jī)各路電流輸出的波形頻率和相位。電極垂直于斷面布置，且約束電極位于發(fā)射主電極的四周，實(shí)現(xiàn)電流的約束和偏轉(zhuǎn)功能。接收機(jī)的顯示屏可同時(shí)顯示高低頻電壓幅值，并計(jì)算出視幅頻率；接收機(jī)可將數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)并通過外設(shè)接口導(dǎo)出到移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備中。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)對(duì)煤巷綜掘面前方的隱伏地質(zhì)構(gòu)造的超前探測(cè)。
【IPC分類】G01V3-08
【公開號(hào)】CN204462411
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520166019
【發(fā)明人】吳淼, 周游, 呂一鳴, 張金濤, 劉志民, 劉希高
【申請(qǐng)人】中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)
【公開日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年3月24日