[发明专利]一种基于矩阵电极的矿井电法集成勘探系统及使用方法

说明书

发明公开了一种基于矩阵电极的矿井电法集成勘探系统及使用方法，包括多芯电缆、连接线夹、矩阵电极和现场主机，矩阵电极呈双排矩阵形按照固定的行间距和列间距布置在工作面上巷、下巷及切眼顶底板中，矩阵电极与多芯电缆用连接线夹依次连接，多芯电缆与现场主机相连接，形成矩阵探测网络，该系统能多频供电、一次布线、一轮采集完成多种电测深、电剖面、电透视勘探的数据采集工作，大幅度提高井下物探工作效率，丰富数据种类多样化，进一步提高水文物探成果的精细度和可靠性。

技术领域

本发明涉及矿井水害防治技术领域，具体是一种基于矩阵电极的矿井电法集成勘探系统及使用方法。

背景技术

我国是世界主要产煤国，多数煤矿水文地质条件复杂，煤层附近含水层富水性强、水压高、补给水源区域广、隔水层薄、地质构造发育，煤矿重特大突水事故频发。国内外对矿井水害的探测技术经过多年发展与应用，呈现出技术丰富、仪器多样、应用广泛的特点，现有水文探测手段主要为直流电法、高密度电法、音频电透视法、瞬变电磁法等矿井电磁技术，这些技术凭借着对含水体反映灵敏的特点，成为目前井下赋水性最常用的探测方法。

但随着矿井开采不断大型化、深部化，这些探测技术在满足现场生产需求方面存在诸多不足；1、瞬变电磁法抗金属干扰能力差，由于巷道采用工钢、U钢和锚网支护且常堆放有大量铁器，导致探测效果较差；2、直流电法、音频电透视法采用单通道数据采集方式，地电场数据密度有限、物探效率低且局限于电测深或电透视单一探测类型；3、高密度电法采用简单的线型多通道测量方式，无法完成电透视主流装置“轴向单极—偶极法”的数据采集。因此在目前需电测深、电剖面、电透视等多种成果补充对比、综合分析，达到水害高效、精细探测的背景下，传统矿井电磁法适用范围逐渐减小，无法保障煤矿的安全生产。

发明内容

为了克服上述不足，本发明的目的是要提供一种集电测深、电剖面、电透视等各类矿井电法的高效、精细矩阵电极勘探系统及使用方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种基于矩阵电极的矿井电法集成勘探系统，包括多芯电缆、连接线夹、矩阵电极和现场主机；所述矩阵电极呈双排矩阵形并按照固定的行间距和列间距布置在巷道顶底板中，所述矩阵电极与多芯电缆之间通过连接线夹依次连接，所述多芯电缆与现场主机相连接，形成矩阵探测网络。

进一步的，所述多芯电缆由线缆连接头、高强度线缆、测量端口组成，所述高强度线缆上每隔一定间距布设测量端口，所述线缆连接头与高强度线缆连接，所述高强度线缆由若干绝缘线芯组成，所述测量端口留设第一测量道口和第二测量道口，所述第一测道口内布置第一接触片，所述第二测道口内布置第二接触片，第一接触片、第二接触片按顺序依次分别与绝缘线芯连接。

进一步的，所述连接线夹包括接头、保护套、连接线，所述接头与测量端口连接，所述接头内部固定连接有两个夹片，所述保护套设置在连接线和夹片的连接处，两个夹片分别为第一夹片、第二夹片，所述接头与测量端口连接时所述第一夹片与第一接触片连接，所述第二夹片与第二接触片连接，所述连接线包括第一连接分线、第二连接分线，所述第一连接分线与第一夹片连接，所述第二连接分线与第二夹片连接。

进一步的，所述矩阵电极呈双排矩阵形且按照固定的行间距和列间距布置在工作面的上巷、下巷及切眼顶底板中，对工作面形成包围式矩阵电极布置。

进一步的，所述现场主机可以提供从低频到高频的多个供电频率的供电功能。

进一步的，所述矩阵电极还包括无穷远电缆、无穷远电极，所述无穷远电极与现场主机用无穷远电缆连接。

进一步的，所述矩阵电极布置为包围式探测方式，所述包围式探测方式可简化布置成单边式探测方式，所述单边式探测方式配备有单边探测供电装置；所述单边探测供电装置包括供电电缆、供电电极，所述供电电极与现场主机用供电电缆连接。

一种基于矩阵电极的矿井电法集成勘探系统的使用方法，包括以下步骤：