隨鉆鉆孔物探超前探測裝置及探測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了隨鉆鉆孔物探超前探測裝置，它的探桿內(nèi)部設(shè)有第一探桿導(dǎo)線和第二探桿導(dǎo)線，第一探桿導(dǎo)線的一端連第一電刷環(huán)的信號輸入端，另一端連第一信號發(fā)射模塊的高電位信號輸出端，第二探桿導(dǎo)線的一端連第二電刷環(huán)的信號輸入端，另一端連第二信號發(fā)射模塊的高電位信號輸出端，金屬導(dǎo)電桿分別連第一信號發(fā)射模塊和第二信號發(fā)射模塊的零電位接口，第一信號接收模塊的電流信號輸入端與第一探桿導(dǎo)線接通，第二信號接收模塊的電流信號輸入端與第二探桿導(dǎo)線接通，第一電刷環(huán)和第二電刷環(huán)的信號輸出端均與鉆桿的內(nèi)壁連接。本發(fā)明可對掘進(jìn)隧道及巷道迎頭的鉆孔周圍的富水體和導(dǎo)水通道等有害地質(zhì)體進(jìn)行精細(xì)有效的探測預(yù)報(bào)。
【專利說明】隨鉆鉆孔物探超前探測裝置及探測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及應(yīng)用地球物理學(xué)電法和鉆探【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地指一種隨鉆鉆孔物探超前探測裝置及探測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超前探測主要是在掘進(jìn)巷道迎頭利用直接或間接的方法向隧道、巷道掘進(jìn)方向進(jìn)行探測，探測前方是否存在有害地質(zhì)構(gòu)造或富水體及導(dǎo)水通道，為隧道的安全掘進(jìn)提供詳細(xì)的探測資料。
[0003]目前用于煤礦超前探測的直接方法為鉆探法，間接方法為物探法，其中鉆探法雖然鉆探的結(jié)果比較可靠，但施工周期較長，費(fèi)用較高，對隧道、巷道的正常生產(chǎn)影響較大。
[0004]目前可用于超前探測的物探法主要有四種，分別是三極法超前探測方法、礦井瞬變電磁法、地震波法和鉆孔超前探水法。其中地震波法主要解決地質(zhì)構(gòu)造界面的問題，對構(gòu)造的富水性無法進(jìn)行解釋。
[0005]以上除鉆孔超前探水法外，其它地球物理方法都是一種隧道、巷道或工作面的超前探測方法，由于巷道或工作面干擾較大，隧道、巷道內(nèi)的掘進(jìn)機(jī)、底板的鐵軌、工字鋼支護(hù)、錨桿支護(hù)、運(yùn)輸皮帶支架等各種金屬設(shè)施對觀測結(jié)果影響較大，同時(shí)，現(xiàn)場施工設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)觀測及成果分析較復(fù)雜，并且探測參數(shù)單一，只利用了視電阻率一個(gè)參數(shù)，排除多解性能力差，結(jié)果存在多解性。鉆孔超前探水法是在鉆孔后再把探測探頭放到鉆孔中進(jìn)行探測，但會遇到鉆孔塌孔后就無法工作，鉆孔太深后難以把探頭推進(jìn)等問題。
[0006]參考文獻(xiàn):《測井原理及儀器》、2008年、科學(xué)出版社，龐巨豐著；《地電場與電法勘探》2005年、地質(zhì)出版社、李金銘著；《地球物理測井與井中物探》、潘和平等編、2013年、科學(xué)出版社。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的就是要提供一種隨鉆鉆孔物探超前探測裝置及探測方法，通過該裝置和方法，可對掘進(jìn)隧道及巷道迎頭的鉆孔周圍30?50米范圍內(nèi)的富水體和導(dǎo)水通道等有害地質(zhì)體進(jìn)行精細(xì)有效的探測預(yù)報(bào)。
[0008]為實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的隨鉆鉆孔物探超前探測裝置，其特征在于:它包括設(shè)置在巷道中的現(xiàn)場主機(jī)、設(shè)置在鉆孔中的鉆桿、設(shè)置在鉆桿中的探桿、嵌入巷道地層內(nèi)的金屬導(dǎo)電桿，其中，現(xiàn)場主機(jī)包括系統(tǒng)總線、中央處理器、人機(jī)交互設(shè)備、第一信號發(fā)射模塊、第二信號發(fā)射模塊、第一信號接收模塊和第二信號接收模塊，所述中央處理器、人機(jī)交互設(shè)備、第一信號發(fā)射模塊、第二信號發(fā)射模塊、第一信號接收模塊和第二信號接收模塊的控制信號通信端均接入系統(tǒng)總線；
[0009]所述探桿的頭部外側(cè)并排套接有第一電刷環(huán)和第二電刷環(huán)，所述探桿內(nèi)部設(shè)有第一探桿導(dǎo)線和第二探桿導(dǎo)線，所述第一探桿導(dǎo)線的一端連接第一電刷環(huán)的信號輸入端，第一探桿導(dǎo)線的另一端連接所述第一信號發(fā)射模塊的高電位信號輸出端，第二探桿導(dǎo)線的一端連接第二電刷環(huán)的信號輸入端，第二探桿導(dǎo)線的另一端連接第二信號發(fā)射模塊的高電位信號輸出端，金屬導(dǎo)電桿分別連接第一信號發(fā)射模塊和第二信號發(fā)射模塊的零電位接口，第一信號接收模塊的電流信號輸入端與第一探桿導(dǎo)線接通，第二信號接收模塊的電流信號輸入端與第二探桿導(dǎo)線接通；
[0010]所述第一電刷環(huán)和第二電刷環(huán)的信號輸出端均與鉆桿的內(nèi)壁連接。
[0011]一種利用上述隨鉆鉆孔物探超前探測裝置的隨鉆鉆孔物探超前探測方法，其特征在于，它包括以下步驟:
[0012]步驟1:利用鉆桿在巷道掘進(jìn)面的前方進(jìn)行鉆孔，當(dāng)鉆桿打鉆到預(yù)先設(shè)定的一個(gè)測量位置后停止鉆孔；
[0013]步驟2:將探桿裝入上述鉆桿內(nèi)，此時(shí)，第一信號發(fā)射模塊的高電位信號輸出端、第一電刷環(huán)、鉆桿、圍巖、金屬導(dǎo)電桿和第一信號發(fā)射模塊的零電位接口構(gòu)成第一電場回路，第二信號發(fā)射模塊的高電位信號輸出端、第二電刷環(huán)、鉆桿、圍巖、金屬導(dǎo)電桿和第二信號發(fā)射模塊的零電位接口構(gòu)成第二電場回路；
[0014]步驟3:中央處理器控制第一信號發(fā)射模塊向上述第一電場回路輸送第一電壓信號，此時(shí)，第一信號接收模塊測量第一電場回路中的電流，并將測量到的第一電流信號傳送給中央處理器；中央處理器控制第二信號發(fā)射模塊向上述第二電場回路輸送第二電壓信號，此時(shí)，第二信號接收模塊測量第二電場回路中的電流，并將測量到的第二電流信號傳送給中央處理器；
[0015]步驟4:所述中央處理器通過上述第二電流信號利用現(xiàn)有的視電阻率公式和視極化率公式計(jì)算出圍巖的視電阻率和視激發(fā)極化率；
[0016]步驟5:鉆桿繼續(xù)向不同的測量位置打鉆，每隔一定距離重復(fù)步驟2至步驟4的操作，中央處理器得到不同鉆孔深度的圍巖的視電阻率和視激發(fā)極化率；
[0017]步驟6:中央處理器根據(jù)步驟5得到的不同鉆孔深度的圍巖的視電阻率和視激發(fā)極化率，繪制出全孔的視電阻率和視激發(fā)極化率圖譜，中央處理器根據(jù)全孔的視電阻率和視激發(fā)極化率圖譜，計(jì)算全孔所有測量位置的視電阻率的三倍均方差值以及全孔所有測量位置的視激發(fā)極化率數(shù)據(jù)的三倍均方差值，同時(shí)，計(jì)算全孔所有測量位置的視電阻率的平均值以及全孔所有測量位置的視激發(fā)極化率數(shù)據(jù)的平均值，將全孔每個(gè)測量位置的視電阻率分別減去上述視電阻率的平均值，如果某一個(gè)測量位置所對應(yīng)的計(jì)算結(jié)果大于上述視電阻率的三倍均方差值，則說明該測量位置存在有害地質(zhì)體；將全孔每個(gè)測量位置的視激發(fā)極化率數(shù)據(jù)分別減去上述視激發(fā)極化率數(shù)據(jù)的平均值，如果某一個(gè)測量位置所對應(yīng)的計(jì)算結(jié)果大于上述視激發(fā)極化率數(shù)據(jù)的三倍均方差值，則說明該測量位置存在有害地質(zhì)體，這樣就實(shí)現(xiàn)了鉆孔的超前探測。
[0018]應(yīng)用本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對隧道、巷道掘進(jìn)的鉆孔進(jìn)行超前探測預(yù)報(bào)。相比于現(xiàn)有的超前預(yù)報(bào)設(shè)備和方法，本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在:
[0019](I)采用本發(fā)明，將探桿放置于鉆機(jī)的鉆桿中心孔中，通過鉆桿向周圍圍巖發(fā)射二路電場信號，接收二路電場在圍巖的響應(yīng)信號，隨著鉆孔不斷的鉆進(jìn)，可以以每鉆進(jìn)5?10米測試一次，通過接收的二路電場的響應(yīng)信號來探測鉆孔周圍不同半徑距離的巖層地質(zhì)特征，判斷鉆孔周圍一定范圍內(nèi)有無含水體等有害地質(zhì)體。另外，本發(fā)明可大大減少探測鉆孔的數(shù)量，節(jié)省時(shí)間和成本，提高工作效益，同時(shí)也提高了煤礦井下巷道掘進(jìn)隱伏水患的排除能力。
[0020](2)采用本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)二路電場同時(shí)通過鉆桿向周圍圍巖進(jìn)行發(fā)射，其中一路電場是啟屏蔽作用(即上述第一電場回路)，可以避開井下人為的強(qiáng)干擾背景(避開掘進(jìn)機(jī)、底板的鐵軌、工字鋼支護(hù)、錨桿支護(hù)、運(yùn)輸皮帶支架等各種金屬設(shè)施)，提高微弱信號的識別和處理能力，這樣可確保探測結(jié)果準(zhǔn)確可靠，為指導(dǎo)巷道掘進(jìn)提供更科學(xué)的依據(jù)。
[0021](3)采用本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場主機(jī)探測時(shí)，實(shí)時(shí)顯示探測結(jié)果，自動分析成圖，并進(jìn)行預(yù)報(bào)，無需復(fù)雜的人工數(shù)據(jù)分析和處理階段；能為地質(zhì)探測人員快速給出可靠的分析預(yù)報(bào)資料。
[0022](4)本發(fā)明采用鉆孔和物探的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)鉆機(jī)鉆孔時(shí)進(jìn)行物探超前探測，避免鉆孔塌孔而無法進(jìn)行鉆孔物探探測，做到有鉆孔必能進(jìn)行鉆孔物探超前探測，不給超前探測留有任何盲區(qū)。
[0023]綜上所述，本發(fā)明利用巷道超前(在巷道掘進(jìn)面的前方進(jìn)行鉆孔，相對掘進(jìn)面，鉆孔向前方鉆進(jìn))的鉆孔進(jìn)行物探，對鉆孔周圍半徑30?50米范圍內(nèi)進(jìn)行精細(xì)掃描近距離探測，是鉆探和物探的有機(jī)結(jié)合，這樣既可提高物探的探測精度又可減少鉆探的鉆孔數(shù)量，做到掘進(jìn)巷道超前精準(zhǔn)探測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)部分的使用狀態(tài)示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明中現(xiàn)場主機(jī)、探桿及金屬導(dǎo)電桿部分的結(jié)構(gòu)框圖；
[0026]圖3為本發(fā)明中探桿的左視結(jié)構(gòu)框圖；
[0027]圖4為本發(fā)明中聚焦電場的示意圖。
[0028]其中，1 一現(xiàn)場主機(jī)、1.1一系統(tǒng)總線、1.2 —中央處理器、1.3—存儲器、1.4一人機(jī)交互設(shè)備、1.5—USB通信口、1.6—第二信號接收模塊、1.7—第一信號發(fā)射模塊、1.8—第一信號接收模塊、1.9一第二信號發(fā)射模塊、2—探桿、2.1—第一探桿導(dǎo)線、2.2—第二探桿導(dǎo)線、2.3一第一電刷環(huán)、2.4一第二電刷環(huán)、3—圍巖、4一金屬導(dǎo)電桿、5—鉆機(jī)、6—鉆桿、7—鉆孔、8—巷道。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0030]如圖1?3所示的隨鉆鉆孔物探超前探測裝置，它包括設(shè)置在巷道8中的現(xiàn)場主機(jī)1、設(shè)置在鉆孔7中的鉆桿6 (該鉆桿6由鉆機(jī)5驅(qū)動)、設(shè)置在鉆桿6中的探桿2、嵌入巷道8地層內(nèi)的金屬導(dǎo)電桿4 (即隨鉆鉆孔物探超前探測裝置的B極)，其中，現(xiàn)場主機(jī)I包括系統(tǒng)總線1.1、中央處理器1.2、人機(jī)交互設(shè)備1.4、第一信號發(fā)射模塊1.7、第二信號發(fā)射模塊1.9、第一信號接收模塊1.8和第二信號接收模塊1.6，所述中央處理器1.2、人機(jī)交互設(shè)備1.4、第一信號發(fā)射模塊1.7、第二信號發(fā)射模塊1.9、第一信號接收模塊1.8和第二信號接收模塊1.6的控制信號通信端均接入系統(tǒng)總線1.1 ；
[0031]所述探桿2的頭部外側(cè)并排套接有第一電刷環(huán)2.3和第二電刷環(huán)2.4，所述探桿2內(nèi)部設(shè)有第一探桿導(dǎo)線2.1和第二探桿導(dǎo)線2.2，所述第一探桿導(dǎo)線2.1的一端連接第一電刷環(huán)2.3的信號輸入端，第一探桿導(dǎo)線2.1的另一端連接所述第一信號發(fā)射模塊1.7的高電位信號輸出端，第二探桿導(dǎo)線2.2的一端連接第二電刷環(huán)2.4的信號輸入端，第二探桿導(dǎo)線2.2的另一端連接第二信號發(fā)射模塊1.9的高電位信號輸出端，金屬導(dǎo)電桿4分別連接第一信號發(fā)射模塊1.7和第二信號發(fā)射模塊1.9的零電位接口，第一信號接收模塊1.8的電流信號輸入端與第一探桿導(dǎo)線2.1接通，第二信號接收模塊1.6的電流信號輸入端與第二探桿導(dǎo)線2.2接通；
[0032]所述第一電刷環(huán)2.3和第二電刷環(huán)2.4的信號輸出端均與鉆桿6的內(nèi)壁連接。
[0033]上述技術(shù)方案中，人機(jī)交互設(shè)備1.4包括觸摸屏、顯示屏、光電旋鈕(相當(dāng)于電腦鼠標(biāo))。
[0034]上述技術(shù)方案中，所述現(xiàn)場主機(jī)I還包括接入系統(tǒng)總線1.1的存儲器1.3和USB (Universal Serial Bus，通用串行總線)通信口 1.5，存儲器1.3用于儲存不同鉆孔深度的圍巖3的視電阻率和視激發(fā)極化率、全孔的視電阻率和視激發(fā)極化率圖譜、超前探測的半徑和深度等數(shù)據(jù)，USB通信口 1.5方便了現(xiàn)場主機(jī)I的擴(kuò)展。
[0035]上述技術(shù)方案中，所述金屬導(dǎo)電桿4的安裝位置距鉆孔7的尾端100?200米，由于煤礦的供電電流和電壓不允許太大，為保證電場強(qiáng)度適中，選擇上述距離范圍，其中優(yōu)選為100米。
[0036]上述技術(shù)方案中，所述第一電刷環(huán)2.3和第二電刷環(huán)2.4之間的距離為I?2米。
[0037]—種利用上述隨鉆鉆孔物探超前探測裝置的隨鉆鉆孔物探超前探測方法，其特征在于，它包括以下步驟:
[0038]步驟1:利用鉆桿6在巷道掘進(jìn)面的前方進(jìn)行鉆孔，當(dāng)鉆桿6打鉆到預(yù)先設(shè)定的一個(gè)測量位置后停止鉆孔；
[0039]步驟2:將探桿2裝入上述鉆桿6內(nèi)，此時(shí)，第一信號發(fā)射模塊1.7的高電位信號輸出端、第一電刷環(huán)2.3、鉆桿6、圍巖3、金屬導(dǎo)電桿4和第一信號發(fā)射模塊1.7的零電位接口構(gòu)成第一電場回路，第二信號發(fā)射模塊1.9的高電位信號輸出端、第二電刷環(huán)2.4、鉆桿6、圍巖3、金屬導(dǎo)電桿4和第二信號發(fā)射模塊1.9的零電位接口構(gòu)成第二電場回路，測量時(shí)上述第一電場回路和第二電場回路同時(shí)接通；
[0040]步驟3:中央處理器1.2控制第一信號發(fā)射模塊1.7向上述第一電場回路輸送第一電壓信號，此時(shí)，第一信號接收模塊1.8測量第一電場回路中的電流，并將測量到的第一電流信號傳送給中央處理器1.2 ;中央處理器1.2控制第二信號發(fā)射模塊1.9向上述第二電場回路輸送第二電壓信號，此時(shí)，第二信號接收模塊1.6測量第二電場回路中的電流，并將測量到的第二電流信號傳送給中央處理器1.2 ;上述第一電場回路根據(jù)同性電荷相排斥的原理起屏蔽第二電場回路的作用，迫使第二電場回路向前和在第一電場回路的外圍作用，如圖4所示，圖中實(shí)線是第一電場回路為屏蔽電場，虛線為第二電場回路為測量電場，這樣可以避開井下人為的強(qiáng)干擾背景(避開掘進(jìn)機(jī)、底板的鐵軌、工字鋼支護(hù)、錨桿支護(hù)、運(yùn)輸皮帶支架等各種金屬設(shè)施)，提高微弱信號的識別和處理能力，確保探測結(jié)果準(zhǔn)確可靠，為指導(dǎo)巷道掘進(jìn)提供更科學(xué)的依據(jù)；
[0041]步驟4:所述中央處理器1.2通過上述第二電流信號利用現(xiàn)有的視電阻率公式和視極化率公式計(jì)算出圍巖3的視電阻率和視激發(fā)極化率(該計(jì)算公式和計(jì)算方法詳見，《地電場與電法勘探》2005年、地質(zhì)出版社、李金銘著，P216頁)；
[0042]步驟5:鉆桿6繼續(xù)向不同的測量位置打鉆，每隔5?10米(一般物探工作方式，間隔太小會增加工作量，間隔太大，相當(dāng)于探測數(shù)據(jù)太少，會降低探測效果，故選擇上述間隔)重復(fù)步驟2至步驟4的操作，中央處理器1.2得到不同鉆孔深度的圍巖3的視電阻率和視激發(fā)極化率；
[0043]步驟6:中央處理器1.2根據(jù)步驟5得到的不同鉆孔深度的圍巖3的視電阻率和視激發(fā)極化率，繪制出全孔的視電阻率和視激發(fā)極化率圖譜，中央處理器1.2根據(jù)全孔的視電阻率和視激發(fā)極化率圖譜，計(jì)算全孔所有測量位置的視電阻率的三倍均方差值以及全孔所有測量位置的視激發(fā)極化率數(shù)據(jù)的三倍均方差值，同時(shí)，計(jì)算全孔所有測量位置的視電阻率的平均值以及全孔所有測量位置的視激發(fā)極化率數(shù)據(jù)的平均值，將全孔每個(gè)測量位置的視電阻率分別減去上述視電阻率的平均值，如果某一個(gè)測量位置所對應(yīng)的計(jì)算結(jié)果大于上述視電阻率的三倍均方差值，則說明該測量位置存在有害地質(zhì)體(即含水體或含水地質(zhì)構(gòu)造等)；將全孔每個(gè)測量位置的視激發(fā)極化率數(shù)據(jù)分別減去上述視激發(fā)極化率數(shù)據(jù)的平均值，如果某一個(gè)測量位置所對應(yīng)的計(jì)算結(jié)果大于上述視激發(fā)極化率數(shù)據(jù)的三倍均方差值，則說明該測量位置存在有害地質(zhì)體(即含水體或含水地質(zhì)構(gòu)造等)，這樣就實(shí)現(xiàn)了鉆孔的超如探測；
[0044]步驟7，對于存在有害地質(zhì)體的情況，根據(jù)全孔的視電阻率和視激發(fā)極化率圖譜中視電阻率曲線半極值點(diǎn)間的弦長和視激發(fā)極化率曲線半極值點(diǎn)間的弦長計(jì)算有害地質(zhì)體到鉆孔的距離。(該計(jì)算方法詳見《地電場與電法勘探》2005年、地質(zhì)出版社、李金銘著，P147頁)，例如:每一個(gè)測點(diǎn)得到一個(gè)視電阻率和視激發(fā)極化率值，當(dāng)一個(gè)鉆孔的探測完后，得到二個(gè)各測點(diǎn)的視電阻率和視激發(fā)極化率剖面曲線圖，再利用曲線半極值點(diǎn)間的弦長求有害地質(zhì)體到鉆孔的距離。
[0045]本說明書未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種隨鉆鉆孔物探超前探測裝置，其特征在于:它包括設(shè)置在巷道(8)中的現(xiàn)場主機(jī)(I)、設(shè)置在鉆孔⑵中的鉆桿(6)、設(shè)置在鉆桿(6)中的探桿(2)、嵌入巷道⑶地層內(nèi)的金屬導(dǎo)電桿(4)，其中，現(xiàn)場主機(jī)(I)包括系統(tǒng)總線(1.1)、中央處理器(1.2)、人機(jī)交互設(shè)備(1.4)、第一信號發(fā)射模塊(1.7)、第二信號發(fā)射模塊(1.9)、第一信號接收模塊(1.8)和第二信號接收模塊(1.6)，所述中央處理器(1.2)、人機(jī)交互設(shè)備(1.4)、第一信號發(fā)射模塊(1.7)、第二信號發(fā)射模塊(1.9)、第一信號接收模塊(1.8)和第二信號接收模塊(1.6)的控制信號通信端均接入系統(tǒng)總線(1.D ; 所述探桿(2)的頭部外側(cè)并排套接有第一電刷環(huán)(2.3)和第二電刷環(huán)(2.4)，所述探桿(2)內(nèi)部設(shè)有第一探桿導(dǎo)線(2.1)和第二探桿導(dǎo)線(2.2)，所述第一探桿導(dǎo)線(2.1)的一端連接第一電刷環(huán)(2.3)的信號輸入端，第一探桿導(dǎo)線(2.1)的另一端連接所述第一信號發(fā)射模塊(1.7)的高電位信號輸出端，第二探桿導(dǎo)線(2.2)的一端連接第二電刷環(huán)(2.4)的信號輸入端，第二探桿導(dǎo)線(2.2)的另一端連接第二信號發(fā)射模塊(1.9)的高電位信號輸出端，金屬導(dǎo)電桿(4)分別連接第一信號發(fā)射模塊(1.7)和第二信號發(fā)射模塊(1.9)的零電位接口，第一信號接收模塊(1.8)的電流信號輸入端與第一探桿導(dǎo)線(2.1)接通，第二信號接收模塊(1.6)的電流信號輸入端與第二探桿導(dǎo)線(2.2)接通； 所述第一電刷環(huán)(2.3)和第二電刷環(huán)(2.4)的信號輸出端均與鉆桿(6)的內(nèi)壁連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨鉆鉆孔物探超前探測裝置，其特征在于:所述現(xiàn)場主機(jī)(I)還包括接入系統(tǒng)總線(1.1)的存儲器(L 3)和USB通信口(1.5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨鉆鉆孔物探超前探測裝置，其特征在于:所述金屬導(dǎo)電桿(4)的安裝位置距鉆孔(7) 的尾端100~200米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨鉆鉆孔物探超前探測裝置，其特征在于:所述第一電刷環(huán)(2.3)和第二電刷環(huán)(2.4)之間的距離為I~2米。
5.一種利用權(quán)利要求1所述隨鉆鉆孔物探超前探測裝置的隨鉆鉆孔物探超前探測方法，其特征在于，它包括以下步驟: 步驟1:利用鉆桿(6)在巷道掘進(jìn)面的前方進(jìn)行鉆孔，當(dāng)鉆桿(6)打鉆到預(yù)先設(shè)定的一個(gè)測量位置后停止鉆孔； 步驟2:將探桿⑵裝入上述鉆桿(6)內(nèi)，此時(shí)，第一信號發(fā)射模塊(1.7)的高電位信號輸出端、第一電刷環(huán)(2.3)、鉆桿(6)、圍巖(3)、金屬導(dǎo)電桿(4)和第一信號發(fā)射模塊(1.7)的零電位接口構(gòu)成第一電場回路，第二信號發(fā)射模塊(1.9)的高電位信號輸出端、第二電刷環(huán)(2.4)、鉆桿(6)、圍巖(3)、金屬導(dǎo)電桿(4)和第二信號發(fā)射模塊(1.9)的零電位接口構(gòu)成第二電場回路； 步驟3:中央處理器(1.2)控制第一信號發(fā)射模塊(1.7)向上述第一電場回路輸送第一電壓信號，此時(shí)，第一信號接收模塊(1.8)測量第一電場回路中的電流，并將測量到的第一電流信號傳送給中央處理器(1.2);中央處理器(1.2)控制第二信號發(fā)射模塊(1.9)向上述第二電場回路輸送第二電壓信號，此時(shí)，第二信號接收模塊(1.6)測量第二電場回路中的電流，并將測量到的第二電流信號傳送給中央處理器(1.2)； 步驟4:所述中央處理器(1.2)通過上述第二電流信號利用現(xiàn)有的視電阻率公式和視極化率公式計(jì)算出圍巖(3)的視電阻率和視激發(fā)極化率； 步驟5:鉆桿(6)繼續(xù)向不同的測量位置打鉆，每隔一定距離重復(fù)步驟2至步驟4的操作，中央處理器(1.2)得到不同鉆孔深度的圍巖(3)的視電阻率和視激發(fā)極化率； 步驟6:中央處理器(1.2)根據(jù)步驟5得到的不同鉆孔深度的圍巖(3)的視電阻率和視激發(fā)極化率，繪制出全孔的視電阻率和視激發(fā)極化率圖譜，中央處理器(1.2)根據(jù)全孔的視電阻率和視激發(fā)極化率圖譜，計(jì)算全孔所有測量位置的視電阻率的三倍均方差值以及全孔所有測量位置的視激發(fā)極化率數(shù)據(jù)的三倍均方差值，同時(shí)，計(jì)算全孔所有測量位置的視電阻率的平均值以及全孔所有測量位置的視激發(fā)極化率數(shù)據(jù)的平均值，將全孔每個(gè)測量位置的視電阻率分別減去上述視電阻率的平均值，如果某一個(gè)測量位置所對應(yīng)的計(jì)算結(jié)果大于上述視電阻率的三倍均方差值，則說明該測量位置存在有害地質(zhì)體；將全孔每個(gè)測量位置的視激發(fā)極化率數(shù)據(jù)分別減去上述視激發(fā)極化率數(shù)據(jù)的平均值，如果某一個(gè)測量位置所對應(yīng)的計(jì)算結(jié)果大于上述視激發(fā)極化率數(shù)據(jù)的三倍均方差值，則說明該測量位置存在有害地質(zhì)體，這樣就實(shí)現(xiàn)了鉆孔的超前探測。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的隨鉆鉆孔物探超前探測方法，其特征在于:所述步驟6后還包括步驟7，對于存在有害地質(zhì)體的情況，根據(jù)全孔的視電阻率和視激發(fā)極化率圖譜中視電阻率曲線半極值點(diǎn) 間的弦長和視激發(fā)極化率曲線半極值點(diǎn)間的弦長計(jì)算有害地質(zhì)體到鉆孔的距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的隨鉆鉆孔物探超前探測方法，其特征在于:所述步驟5中的一定距離為5~10米。
【文檔編號】E21B49/00GK103967476SQ201410172852
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】武強(qiáng), 劉春生, 劉鎏, 陶鳳娟 申請人:武漢長盛煤安科技有限公司