[发明专利]煤矿井下电震综合探测仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿井物探设备，特别是一种煤矿井下电震综合探测仪。 

背景技术

电法分为交流电法和直流电法两大类，电法探测是以地质体中岩(矿)石的导电性差异为物质基础，通过观测与研究人工建立的地中电流或电场的分布特点和变化规律，来查明地下地质构造和寻找地下电性异常体，以达到找矿和解决其他地质问题(滑坡体、岩溶和采空区等)的一类勘查地球物理方法，具有成本低、工作效率高，反映地电、地质信息丰富等优点。 

电法主要有对低阻充水破碎带反映灵敏、体积效应小、纵横向分辨率高等优点，故有较大的应用价值。主要应用于煤田、金属矿勘探、构造填图、油气田、地下水、冻土带、海洋地质、水文工程地质及工程检测等方面的研究。由于电法是以地质体的电性差异为基础，所以对地质体的断层、陷落柱、煤层厚度等地质构造不敏感。 

浅层地震法(以下简称地震法)是应用震波的透射、反射、频散原理，可以准确反演地质体的断层、陷落柱、煤层厚度等地质构造。由于地震法检测的是地质体的震波，所以对煤矿井下采空区、熔岩发育区、断层、破碎带等地质异常体是否充水不敏感。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种煤矿井下电震综合探测仪，它具备直流电法和浅层地震法功能，检波器通过按某种极距的装置形式沿测线同步进行电法数据和地震数据采集，对所采集的电法数据和地震数据进行联合反演。 

本发明是这样实现的：一种煤矿井下电震综合探测仪，包括发射机和接收机，其特征在于：发射机包括发射电源、发射控制电路、发射电极；发射电极连接在发射控制电路的输出端，发射电源给发射控制电路供电；接收机包括接收电极、震动检波器、接收信号调理电路、ADC、接收电源和数据处理平台；震动检波器的外壳金属连杆作为接收电极，接收电极连接在接收信号调理电路输入端，ADC输入端连接在信号调理电路输出端，ADC输出端连接到数据处理器平台，接收电源给接收信号调理电路、ADC和数据处理平台供电；所述煤矿井下电震综合探测仪先激发人工震源，在震动检波器得到地震法数据的同时，发射控制电路控制发射电极向地质体发射电压，建立地下稳定直流电场或脉动电场，震动检波器的外壳金属连杆作为接收电极同时接收直流电法的数据，并通过接收信号调理电路放大后送到ADC做数模 转换，然后给数据处理平台做反演计算。 

所述煤矿井下电震综合探测仪可以是独立的接收机和发射机利用通讯电缆关联而成，也可以是接收机和发射机合为一体。 

所述震动检波器可以采用动圈式或者MEMS检波器，用于接收地震数据。 

所述震动检波器的外壳连杆采用金属制成并与内部电路相连接，同时作为发射电极和和/或接收电极，作为发射电极时用于向地质体供电，人工建立地下稳定直流电场；作为接收电极时沿测线逐点接收数据。 

利用所述的煤矿井下电震综合探测仪进行的煤矿井下电震综合探测方法，包括以下步骤： 

a)先将煤矿井下电震综合探测仪切换到浅层地震法，用锤击等方式激发人工震源，在震动检波器得到地震法数据的同时；发射电极向地质体发射电压，人工建立地下稳定直流电场或脉动电场，震动检波器外壳金属连杆作为接收电极同时接收直流电法电法的数据； 

b)用浅层地震解析方法反演得出地质体构造图； 

c)用直流电法的数据计算出地质体视电阻率，用地质体构造图对深度系数进行校正，反演出不同深度的视电阻率等值线图； 

d)按照实际地质体地形地貌对数据进行地形校正，反演成完整的二维数据体。 

常用的综合探测方法是分别用直流电法仪或浅层地震仪进行数据采集，对所采集的电法数据进行电法层析成像反演，对所采集的地震数据进行震法反演，独立成图来做异常区对比处理。而本发明所述的煤矿井下电震综合探测仪同时具备直流电法和浅层地震法功能，检波器通过按设定好的极距的装置形式沿测线同步进行电法数据和地震数据采集，对所采集的电法数据和地震数据进行联合反演。具有以下优点： 

1、特别适合于探测煤矿井下采空区、熔岩发育区、断层、破碎带充水等地质危害预警预报。 

2、通过对所采集的电法数据和地震数据进行联合反演，利用直流电法的数据按直流电法的算法计算出视电阻率，用地质体构造图对时深度转换系数进行校正，可以计算出某一深度范围内地质体沿测线方向的空间电阻率变化。 

3、利用浅层地震法探测地质体的构造，来填补直流电法的对构造不敏感的瑕疵，按照实际地质体地形对数据进行地形校正，可以达到全测区无盲点。