[发明专利]一种三维随钻激发极化岩体精细成像装置及方法

摘要

本发明公开了一种三维随钻激发极化岩体精细成像装置及方法，该方法将钻进中的钻头作为供电电极A放置于孔中，工作面上布置三维阵列测量电极，电极N、电极B布置于工作面后方，随钻机钻进实时测量数据并实时三维反演成像，实现工作面前方不良地质的三维精细化实时成像探测。该方法可随钻实时测量不干扰钻进施工，供电电极位于钻孔中可避免隧道后方金属体等干扰，创造性的将钻头同时作为供电电极，对超前钻机改动较小，提高了孔中激发极化探查的探测精度与工作效率。

主权项

一种三维随钻激发极化岩体精细成像装置，其特征是：包括随钻供电系统、供电电极、钻头定位装置、三维阵列测量电极系统以及实时反演成像系统，其中，所述随钻供电系统搭载于孔中的钻机钻进系统上，利用钻机钻进系统的钻头作为孔中激发极化供电电极，实现孔中激发极化随钻实时测量；所述随钻供电系统，通过供电电极的电缆和旋转装置与控制器连接；所述钻机钻进系统的钻头处设置有钻头定位装置，对钻头进行定位；所述三维阵列测量电极系统布置在工作面上，接收钻头掘进过程中发射电流形成电场传输的电极电压信号，将测量的电极电压信号传输到控制器；所述实时反演成像系统，设置在控制器上，根据控制器接收的钻头位置、三维阵列测量电极系统的电极电压信号进行实时的三维反演，实现随钻实时探查与三维成像；所述钻头定位装置安装在钻机的支架上，包括转轴、定位磁环和感应器，同时在钻机支架上设计导电滑环，连接实时反演成像系统与导电滑环的电缆缠绕在转轴上，转轴随着钻头的钻进而转动，感应器感应转轴上的定位磁环，实现对钻头钻进的定位；所述随钻供电系统包括高强钻头、中空钻杆与双侧绝缘连接装置，高强钻头作为探测中的供电电极A，钻头尾部装有快速接头与置于钻杆内部的电缆连接，双侧绝缘连接装置中心有预留孔，连接高强钻头的电缆穿过双侧绝缘连接装置的中心与控制器连接，双侧绝缘连接装置两侧设计有螺纹，一侧连接高强钻头，另一侧连接中空钻杆，从而将金属的钻头与金属的钻杆隔开，实现孔中激发极化随钻实时测量；所述供电电极的电缆位于中空钻杆的中间，在钻杆内部铺设到中空钻杆的后端，中空钻杆的后端侧面开有小孔并安装弹簧压片，弹簧压片与钻孔中的供电电极的电缆连接，弹簧压片与导电滑环滑动连接，导电滑环通过电缆与控制器连接，从而实现在钻杆高速旋转模式下的供电电极电流的传输，使得孔中激发极化实时探测与钻机钻进施工同步进行。