CN113534289A - 基于物联网的随掘超前智能综合探测实时预警装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的随掘超前智能综合探测实时预警装置及方法。它包括随掘探测主机、掘进机、震动接收传感器、参照震动接收传感器、震电接收传感器、电流聚焦供电测量电极、地面控制分析平台。所述地面控制分析平台用于根据掘进机掘进时产生的弹性波震动和掘进巷道前方地质构造产生的反射回波震动信号的大小及时间来分析判定掘进巷道前方是否存在地质构造及地质构造的位置；用于根据掘进机掘进时产生的弹性波震动及弹性波传播到掘进巷道前方含水地质体时产生的震电信号的大小和时间来分析掘进巷道前方是否存在含水地质体及含水地质体的位置等。本发明可以探测巷道(隧道)前方是否存在地质构造和含水地质体。

Description

基于物联网的随掘超前智能综合探测实时预警装置及方法
技术领域
本发明属于地球物探探测的地震、震电、电法探测技术领域，具体涉及一种基于物联网的随掘超前智能综合探测实时预警装置及方法。
背景技术
地质超前探测预报工作是矿井巷道(隧道)掘进的一个重要环节，在掘进过程中，必须预先评估掘进工作面前方的地质条件，才能确保巷道(隧道)的快速、安全掘进；其中地质构造和水文地质条件是影响巷道(隧道)安全的一个重要因素。
现有技术中一般采用钻孔探测方法(简称“钻探”)和地球物理探测方法(简称“物探”)对地质构造和水文地质条件进行探测。但是钻探方法成本高、耗时长、探查范围有限且易引发次生事故；而物探因方法自身的敏感特性和巷道掘进空间的限制，多数方法难以在掘进工作面得到应用；同时，钻探和物探需要占用很多的掘进时间，影响了巷道(隧道)的掘进速度。
地质构造和水文地质条件是影响巷道(隧道)安全的一个重要因素。通常，在巷道(隧道)掘进前方可能存在的含导水类型有：断层破碎带含导水、陷落柱导水、采空区积水，以及岩溶富水区等。
若能够将探测设备安装于掘进机上，将掘进与物探结合对掘进隧道、巷道掘进面进行实时超前探测，可以探测巷道(隧道)前方一百多米的距离，并每前进5～10米随掘探测一次，可以反复验证探测效果，准确可靠地确定巷道(隧道)前方的地质构造和含水地质体的详细情况，及时提出预警预报，即可解决上述问题。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种基于物联网的随掘超前智能综合探测实时预警装置及方法。以解决隧道、巷道掘进的随掘超前智能综合探测实时预警的问题。可实现在隧道、巷道掘进时进行随掘的超前智能综合探测实时预警预报。
本发明采用的技术方案是：一种基于物联网的随掘超前智能综合探测实时预警装置，包括随掘探测主机、掘进机、震动接收传感器、参照震动接收传感器、震电接收传感器、电流聚焦供电测量电极、地面控制分析平台；所述随掘探测主机设置于掘进机上或放置在掘进机所处的掘进巷道内，所述震动接收传感器、参照震动接收传感器与所述随掘探测主机连接，设置于靠近巷道掘进面后方的巷道左右两壁，所述震动接收传感器相对于参照震动接收传感器远离巷道掘进面，所述震电接收传感器与所述随掘探测主机连接，设置于巷道掘进面后方掘进巷道左侧壁或右侧壁，所述电流聚焦供电测量电极与所述随掘探测主机连接，设置于随掘探测主机上或掘进巷道后方；所述地面控制分析平台设置于地面，且与随掘探测主机连接；
所述震动接收传感器用于接收掘进机掘进时产生的弹性波震动及弹性波传播到掘进巷道前方地质构造产生的反射回波震动信号；
参照震动接收传感器用于接收掘进机掘进时产生的弹性波震动及弹性波传播到掘进巷道前方地质构造产生的反射回波震动信号；
所述震电接收传感器用于接收掘进机掘进时产生的弹性波震动及弹性波传播到掘进巷道前方含水地质体时产生的震电信号；
所述随掘探测主机用于控制电流聚焦供电测量电极的测量电极A0、屏蔽电极A1发射屏蔽电流和测量聚焦电流信号；
所述地面控制分析平台用于根据掘进机掘进时产生的弹性波震动和掘进巷道前方地质构造产生的反射回波震动信号的有无及时间来分析判定掘进巷道前方是否存在地质构造及地质构造的位置；若有反射回波震动信号，则存在地质构造，若无，则不存在地质构造；
所述地面控制分析平台用于根据掘进机掘进时产生的弹性波震动及弹性波传播到掘进巷道前方含水地质体时产生的震电信号的有无和时间来分析掘进巷道前方是否存在含水地质体及含水地质体的位置；若有反射震电信号，则存在含水地质体，若无，则不存在含水地质体；
所述地面控制分析平台用于根据电流聚焦供电测量电极发射的屏蔽电流和测量聚焦电流信号所测量的掘进巷道前方地层的电阻率和激发极化率来分析巷道前方是否存在含水地质体；若电阻率大于预设值K1，且激发极化率小于预设值K2，则不存在含水地质体；若电阻率小于预设值K1，且激发极化率大于预设值K2，则存在含水地质体；若电阻率小于预设值K1，且激发极化率小于预设值K2，则可能存在含水地质体，但水含水量小；若电阻率大于预设值K1，且激发极化率大于预设值K2，则可能存在含水地质体或前方有高阻岩体隔离含水地质体。其中，预设值K1、K2为当地实际测量背景值，电阻率R＝U/I，激发极化率B＝(U1-U2)100％/U1。
根据反射回波震动信号产生的时间和岩体弹性波的速度判断地质构造的位置，公式：L1＝vt1/2，其中，L1为地质构造至震动传感器的距离，单位m；v为岩体弹性波波速，单位m/s；t1为反射回波震动信号产生的时间，单位s。
根据震电信号产生的时间和岩体弹性波的速度判断含水地质体的位置，公式：L2＝vt2，其中，L2为含水地质构造至震电传感器的距离，单位m；v为岩体弹性波波速，单位m/s；t2为震电信号产生的时间，单位s。
所述电流聚焦供电测量电极包括测量电极A0、屏蔽电极A1和B极供电电极，所述测量电极A0置于随掘探测主机靠近掘进头的接线柱上，所述屏蔽电极A1置于随掘探测主机靠掘进头或巷道掘进面后方掘进巷道左右两壁；所述B极供电电极置于巷道掘进面后方与随掘探测主机连接。
所述震动接收传感器、参照震动接收传感器接收掘进机掘进时产生的反射回波震动信号，或接收钻机钻孔时产生的反射回波震动信号或人工锤击、放炮产生的反射回波震动信号。
所述随掘探测主机包括屏蔽电流发射电路A1、测量电流发射电路A0、1-3个通道震电传感器接收电路、7-9个通道震动传感器接收电路、电池；所述屏蔽电流发射电路A1、测量电流发射电路A0、1-3个通道震电传感器接收电路、7-9个通道震动传感器接收电路、电池通过系统总线与网口通信口、人机交互设备、中央处理器、存储器连接。
所述震动接收传感器包括巷道右侧壁1、2、3号震动接收传感器和巷道左侧壁1、2、3号震动接收传感器，与所述随掘探测主机通过震动与震电信号传输电缆连接，设置于巷道掘进面后方5～20米的掘进巷道的左右两侧壁，各按直角三角形的方式安装，直角三角形的边长为1～5米；所述参照震动接收传感器与所述随掘探测主机通过震动与震电信号传输电缆连接，设置于巷道掘进面后方1～3米的掘进巷道的左壁或右壁。
所述震电接收传感器与所述随掘探测主机通过震动与震电信号传输电缆连接，设置于巷道掘进面后方1～3米的掘进巷道左壁或右壁。
所述地面控制分析平台设置于地面控制室，通过地面交换机、井下交换机、光纤与随掘探测主机连接。
一种基于物联网的随掘超前智能综合探测实时预警的方法，包括以下步骤：
步骤1：震动接收传感器接收传感器接收掘进机掘进时产生的弹性波震动及弹性波传播到掘进巷道前方地质构造产生的反射回波震动信号；
参照震动接收传感器接收掘进机掘进时产生的弹性波震动及弹性波传播到掘进巷道前方地质构造产生的反射回波震动信号；
震电接收传感器接收掘进机掘进时产生的弹性波震动及弹性波传播到掘进巷道前方含水地质体时产生的震电信号；
步骤2：随掘探测主机控制电流聚焦供电测量电极的测量电极A0、屏蔽电极A1发射屏蔽电流和测量聚焦电流信号；
步骤3：地面控制分析平台根据掘进机掘进时产生的弹性波震动和掘进巷道前方地质构造产生的反射回波震动信号的大小及时间来分析判定掘进巷道前方是否存在地质构造及地质构造的位置；若有反射回波震动信号，则存在地质构造，若无，则不存在地质构造；
地面控制分析平台根据掘进机掘进时产生的弹性波震动及弹性波传播到掘进巷道前方含水地质体时产生的震电信号的大小和时间来分析掘进巷道前方是否存在含水地质体及含水地质体的位置；若有反射震电信号，则存在含水地质体，若无，则不存在含水地质体；
地面控制分析平台根据电流聚焦供电测量电极发射的屏蔽电流和测量聚焦电流信号所测量的掘进巷道前方地层的电阻率和激发极化率来分析巷道前方是否存在含水地质体，若电阻率大于预设值K1，且激发极化率小于预设值K2，则不存在含水地质体；若电阻率小于预设值K1，且激发极化率大于预设值K2，则存在含水地质体；若电阻率小于预设值K1，且激发极化率小于预设值K2，则可能存在含水地质体，但水含水量小；若电阻率大于预设值K1，且激发极化率大于预设值K2，则可能存在含水地质体或前方有高阻岩体隔离含水地质体。
本发明的有益效果是：将掘进与探测结合，实现巷道(隧道)随掘随探综合物探工作，可以探测巷道(隧道)前方是否存在地质构造和含水地质体，并能分析判定地质构造和含水地质体的位置，解决了掘进速度和超前探测的矛盾问题；通过不同掘进距离的反复随掘探测，可以探测探测的精度和准确性，做到掘进巷道超前精准探测。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明随掘探测主机的结构示意图；
图3为本发明掘进机上的供电A1电缆和测量A0电缆的接线的结构示意图；
图4为巷道右壁震动震电传感器安装的结构示意图；
图5为巷道左壁震动传感器安装的结构示意图；
图6为所有掘进面的随掘超前探测控制分析中心的结构示意图；
图7为掘进面的多次随掘超前探测反射回波震动信号提取示意图；
图8为随掘超前探测某一次分析的震动与震电成果示意图；
图9为随掘电流聚焦超前探测分析示意图；
图10为多次震动随掘超前探测分析验证。
其中，1－随掘探测主机(1.1－屏蔽电流发射电路A1、1.2－测量电流发射电路A0、1.3－1-3个通道震电传感器接收电路、1.4－7-9个通道震动传感器接收电路、1.5－系统总线、1.6－网口通信口、1.7－人机交互设备、1.8－中央处理器、1.9－存储器、1.10－电池)、2－掘进机、3－巷道右侧壁1、2、3号震动接收传感器、4－巷道左侧壁1、2、3号震动接收传感器、5－震电接收传感器、6－参照震动接收传感器、7－震动与震电信号传输电缆、8－A0与A1供电电缆、9－A0与A1供电电缆接线点、10－B极供电电极、11－B极供电电缆、12－巷道掌子面或掘进面、13－掘进巷道、14－光纤、15－井下交换机、16－地面交换机、17－地面控制分析平台。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1所示，本发明一种基于物联网的随掘超前智能综合探测实时预警装置的震动接收传感器用于接收掘进机2掘进时产生的弹性波震动及弹性波传播到掘进巷道13前方地质构造产生的反射回波震动信号；参照震动接收传感器6用于接收掘进机2掘进时产生的弹性波震动及弹性波传播到掘进巷道13前方地质构造产生的反射回波震动信号；
所述震电接收传感器5用于接收掘进机2掘进时产生的弹性波震动及弹性波传播到掘进巷道13前方含水地质体时产生的震电信号；
所述随掘探测主机1用于控制电流聚焦供电测量电极的测量电极A0、屏蔽电极A1发射屏蔽电流和测量聚焦电流信号；所述随掘探测主机1用于存储掘进机2掘进时产生的弹性波震动和掘进巷道13前方地质构造产生的反射回波震动信号、掘进机2掘进时产生的弹性波震动及弹性波传播到掘进巷道13前方含水地质体时产生的震电信号、屏蔽电流和测量聚焦电流信号所测量的掘进巷道13前方地层的电阻率和激发极化率；
所述地面控制分析平台17用于根据掘进机2掘进时产生的弹性波震动和掘进巷道13前方地质构造产生的反射回波震动信号的大小及时间来分析判定掘进巷道13前方是否存在地质构造及地质构造的位置；若有反射回波震动信号，则存在地质构造，若无，则不存在地质构造；根据反射回波震动信号产生的时间和岩体弹性波的速度判断地质构造的位置，公式：L1＝vt1/2，其中，L1为地质构造至震动传感器的距离，单位m；v为岩体弹性波波速，单位m/s；t1为反射回波震动信号产生的时间，单位s。
所述地面控制分析平台17用于根据掘进机2掘进时产生的弹性波震动及弹性波传播到掘进巷道13前方含水地质体时产生的震电信号的大小和时间来分析掘进巷道13前方是否存在含水地质体及含水地质体的位置；若有反射震电信号，则存在含水地质体，若无，则不存在含水地质体；根据震电信号产生的时间和岩体弹性波的速度判断含水地质体的位置，公式：L2＝vt2，其中，L2为含水地质构造至震电传感器的距离，单位m；v为岩体弹性波波速，单位m/s；t2为震电信号产生的时间，单位s。
所述地面控制分析平台17用于根据电流聚焦供电测量电极发射的屏蔽电流和测量聚焦电流信号所测量的掘进巷道13前方地层的电阻率和激发极化率来分析巷道前方是否存在含水地质体，若电阻率大于预设值K1，且激发极化率小于预设值K2，则不存在含水地质体；若电阻率小于预设值K1，且激发极化率大于预设值K2，则存在含水地质体；若电阻率小于预设值K1，且激发极化率小于预设值K2，则可能存在含水地质体，但水含水量小；若电阻率大于预设值K1，且激发极化率大于预设值K2，则可能存在含水地质体或前方有高阻岩体隔离含水地质体。
其中，所述震动接收传感器包括巷道右侧壁1、2、3号震动接收传感器3和巷道左侧壁1、2、3号震动接收传感器4，与所述随掘探测主机1通过震动与震电信号传输电缆7连接，设置于巷道掘进面12后方5～20米的掘进巷道13的左右两侧壁，各按直角三角形的方式安装三个震动接收传感器，如图4和图5所示，巷道右侧壁1、2、3号震动接收传感器3-1、3-2、3-3和巷道左侧壁1、2、3号震动接收传感器4-1、4-2、4-3，直角三角形的边长为1～5米左右，接收掘进机2掘进时产生的弹性波震动及弹性波传播到掘进巷道前方地质构造产生的反射回波震动信号。
所述震电接收传感器5，与所述随掘探测主机1通过震动与震电信号传输电缆7连接，设置于巷道掘进面12后方1～3米的掘进巷道左壁或右壁，接收掘进机2掘进时产生的弹性波震动及弹性波传播到掘进巷道前方含水地质体时产生的震电信号，如图4所示。
所述参照震动接收传感器6，与所述随掘探测主机1通过震动与震电信号传输电缆7连接，设置于巷道掘进面12后方1～3米的掘进巷道13的左壁或右壁，接收掘进机2掘进时产生的弹性波震动及弹性波传播到掘进巷道前方地质构造产生的反射回波震动信号，与上述的震动接收传感器3及4进行分析判定掘进巷道13前方是否存在地质构造。
所述电流聚焦供电测量电极包括测量电极A0、屏蔽电极A1和B极供电电极10，测量电极A0、屏蔽电极A1接于A0与A1供电电缆接线点9上，所述电流聚焦供电测量电极和B极供电电极10，与所述随掘探测主机1通过A0与A1供电电缆8和B极供电电缆11连接，设置于掘进机2上和掘进巷道13的后方。其中，测量电极A0置于掘进机2靠近掘进头的位置1～3米处的一个接线柱上；屏蔽电极A1置于掘进机2靠掘进头后一点的位置3～5米处或掘进面12后方掘进巷道13的左右两壁3～5米处；B极供电电极10置于巷道掘进面12后方150～300米处，通过B极供电电极10的B极供电电缆11与随掘探测主机1连接，如图1和图3所示；随掘探测主机1控制电流聚焦供电测量电极和B极供电电极10进行工作，探测掘进巷道13前方是否存在含水地质体。
所述随掘探测主机1，被安置掘进机2上或放置在掘进机2附近，接收掘进机2掘进时产生的弹性波震动和掘进巷道13前方地质构造产生的反射回波震动信号和掘进机2掘进时产生的弹性波震动及弹性波传播到掘进巷道前方含水地质体时产生的震电信号，并控制电流聚焦供电测量电极和B极供电电极10发射屏蔽电流和测量聚焦电流信号，并保存到随掘探测主机1中。
所述地面控制分析平台17，被安置于地面控制室，通过地面交换机16、井下交换机15、光纤14，与随掘探测主机1连接，控制随掘探测主机1进行探测工作，随掘探测主机1的探测数据通过网络上传到地面控制分析平台17，地面控制分析平台17的分析上传的反射回波震动信号、震电信号判定掘进巷道13前方是否存在地质构造和含水地质体及位置；并通过电流聚焦探测信号进一步分析掘进巷道13前方是否存在含水地质体，形成综合分析系统。
所述震动接收传感器包括巷道右侧壁1、2、3号震动接收传感器3和巷道左侧壁1、2、3号震动接收传感器4与参照震动接收传感器6可以安装在掘进巷道13侧壁的表面、钻孔中和锚杆位置上。
所述震动接收传感器包括巷道右侧壁1、2、3号震动接收传感器3和巷道左侧壁1、2、3号震动接收传感器4、参照震动接收传感器6和震电接收传感器5可以接收掘进机2掘进时产生的信号，也可以接收钻机钻孔时产生的信号及人工锤击、放炮产生的信号。
所述电流屏蔽测量电极屏蔽电极A1和测量电极A0可以安装在掘进机2上进行探测测量，也可以安装于台式钻机、小型钻机和掘进巷道的锚杆锚索上进行探测测量。
所述地面控制分析平台17通过网络(光纤14、井下交换机15、地面交换机16)实时控制现场随掘探测主机1进行探测工作，并实时将探测数据通过网络(光纤14、井下交换机15、地面交换机16)上传至地面控制分析平台17进行分析判定预警。
所述随掘探测主机1可以自主进行随掘探测，将数据保存在随掘探测主机1中并通过U盘将探测数据拷贝后传输到地面控制分析平台17的电脑中进行分析判定预警。随掘探测主机1也可以自主进行随掘探测后，将保存在随掘探测主机1中的探测数据通过网络(光纤14、井下交换机15、地面交换机16)传输到地面控制分析平台17的电脑中进行分析判定预警。
所述随掘探测只需在每一个掘进班开始掘进时探测1～2分钟，或每掘进5～10米时随掘探测1～2分钟。
所述地面控制分析平台17，根据掘进机2掘进时产生的弹性波反射回波震动信号和是否接收到弹性波向掘进巷道13前方传播遇到地质构造时产生的反射回波震动信号的有无及时间来分析判定掘进巷道13前方是否存在地质构造及地质构造的位置；根据弹性波震动产生的震电信号的有无和时间来分析掘进巷道13前方是否存在含水地质体及含水地质体的位置；根据电流聚焦供电测量电极所测量的掘进巷道13前方地层的电阻率和激发极化率来分析掘进巷道13前方是否存在含水地质体；采用震电信号与电流聚焦探测信号综合分析掘进巷道前方是否有含水地质的存在。随掘震动多次探测结果如图7所示，震动与震电探测分析结果如图8所示，电流聚焦探测结果如图9所示。
所述地面控制分析平台17，根据每次探测的数据和不同掘进距离探测的数据进行比较分析，可以实现探测掘进巷道13前方地质信号的反复验证，排除干扰异常信息，提高随掘探测的准确性。多次随掘震动探测分析结果如图10所示。
所述一个地面控制平台17可以控制分析1～n个随掘探测主机1进行随掘探测和数据分析判定工作，组建一个矿山(或项目工程隧道)的所有掘进面12的随掘超前探测分析中心。矿山(或项目工程隧道)的所有掘进面的随掘超前探测分析中心如图6所示。
所述通过一个矿山(或项目工程隧道)的所有掘进面的随掘超前探测分析中心可以组建一个集团或地方监管的掘进巷道(隧道)掘进地质超前探测预警预报中心进行监管。
在本实施例中，将掘进与物探结合，实现随掘多方法综合探测，可以探测掘进巷道前方一百多米距离的岩层地质特征，判断掘进巷道前方一定范围内有无地质构造和含水地质体等有害地质体，在一个探测距离范围内可实现多次验证，既可提高物探的探测精度又可减少掘进停止的时间浪费，做到掘进掘进巷道超前精准探测。
一种基于物联网的随掘超前智能综合探测实时预警方法，包括以下步骤：
步骤一：将6个震动接收传感器(3和4)置于掘进巷道13的左右壁上，1个参照震动接收传感器6置于靠近掘进面的掘进巷道13壁上，1个震电接收传感器5放置于参照震动传感器6附近，其信号电缆7与随掘探测主机1相连接；
步骤二：开启掘进机2和随掘探测主机1进行掘进弹性波反射回波震动信号和震电信号的采集，每次对反射回波震动信号和震电信号采集1～2分钟。
步骤三：当掘进机2停止掘进并将掘进头置于掘进面12上，并将A0与A1供电电缆8接入掘进机2上，A0测量线靠近掘进头，A1供电线置于掘进头稍后部位距离A0接线点2～3米左右，将B极供电电极10电缆线11和A0与A1供电电缆8与随掘探测主机1相连接，开启随掘探测主机1进行电流聚焦供电测量探测工作，探测工作1～2分钟自动完成。
步骤四：随掘探测主机1的探测数据可以通过网络(光纤14和井下交换机15、地面交换机16)上传至地面控制分析平台17，或通过U盘拷贝到地面控制分析平台17；地面控制分析平台17也可以通过网络光纤14和井下交换机15、地面交换机16)控制随掘探测主机1进行随掘震动、震电探测和电流聚焦供电测量探测，并实时将数据上传感到地面控制分析平台17。
步骤五：地面控制分析平台17根据上传的(或通过U盘拷贝的)震动探测数据进行掘进巷道前方地质构造的探测分析，判定掘进巷道前方是否存在地质构造及地质构造的位置；根据上传的(或通过U盘拷贝的)震电探测数据和电流聚焦供电测量探测数据进行掘进巷道前方含水地质体的探测分析，判定掘进巷道前方是否存在含水地质体和含水地质体的位置。随掘震动多次探测结果如图7所示，震动与震电探测分析结果如图8所示，电流聚焦探测结果如图9所示。
步骤六：地面控制分析平台17根据每次不同距离的探测数据进行分析比较，反复验证探测分析判定地质构造和地质构造距离的准确性，反复验证探测分析判定含水地质体和含水地质体距离的准确性。
步骤七：地面控制分析平台根据一个矿山(或项目工程)的各个(隧道)的随掘探测主机的探测数据进行分析判定，形成一个矿山(或项目工程)的掘进面的随掘超前探测分析平台。多次随掘震动探测分析结果如图10所示。
本发明一种基于物联网的随掘超前智能综合探测实时预警方法，将掘进与探测结合，实现巷道(隧道)随掘随探综合物探工作，可以探测(隧道)前方是否存在地质构造和含水地质体，并能分析判定地质构造和含水地质体的位置，解决了掘进速度和超前探测的矛盾问题；通过不同掘进距离的反复随掘探测，可以探测探测的精度和准确性，做到掘进超前精准探测。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种基于物联网的随掘超前智能综合探测实时预警装置，其特征在于：包括随掘探测主机(1)、掘进机(2)、震动接收传感器、参照震动接收传感器(6)、震电接收传感器(5)、电流聚焦供电测量电极、地面控制分析平台(17)；所述随掘探测主机(1)设置于掘进机(2)上或放置在掘进机(2)所处的掘进巷道(13)内，所述震动接收传感器、参照震动接收传感器(6)与所述随掘探测主机(1)连接，设置于靠近巷道掘进面(12)后方的巷道左右两壁，所述震动接收传感器相对于参照震动接收传感器(6)远离巷道掘进面(12)，所述震电接收传感器(5)与所述随掘探测主机(1)连接，设置于巷道掘进面(12)后方掘进巷道(13)左侧壁或右侧壁，所述电流聚焦供电测量电极与所述随掘探测主机(1)连接，设置于随掘探测主机(1)上或掘进巷道(13)后方；所述地面控制分析平台设置于地面，且与随掘探测主机(1)连接；
所述震动接收传感器用于接收掘进机(2)掘进时产生的弹性波震动及弹性波传播到掘进巷道(13)前方地质构造产生的反射回波震动信号；
所述参照震动接收传感器(6)用于接收掘进机(2)掘进时产生的弹性波震动及弹性波传播到掘进巷道(13)前方地质构造产生的反射回波震动信号；
所述震电接收传感器(5)用于接收掘进机(2)掘进时产生的弹性波震动及弹性波传播到掘进巷道(13)前方含水地质体时产生的震电信号；
所述随掘探测主机(1)用于控制电流聚焦供电测量电极的测量电极A0、屏蔽电极A1发射屏蔽电流和测量聚焦电流信号；
所述地面控制分析平台(17)用于根据掘进机(2)掘进时产生的弹性波震动和掘进巷道(13)前方地质构造产生的反射回波震动信号的有无及时间来分析判定掘进巷道(13)前方是否存在地质构造及地质构造的位置；
所述地面控制分析平台(17)用于根据掘进机(2)掘进时产生的弹性波震动及弹性波传播到掘进巷道(13)前方含水地质体时产生的震电信号的有无和时间来分析掘进巷道(13)前方是否存在含水地质体及含水地质体的位置；
所述地面控制分析平台(17)用于根据电流聚焦供电测量电极发射的屏蔽电流和测量聚焦电流信号所测量的掘进巷道(13)前方地层的电阻率和激发极化率来分析巷道前方是否存在含水地质体。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的随掘超前智能综合探测实时预警装置，其特征在于：根据反射回波震动信号产生的时间和岩体弹性波的速度判断地质构造的位置，公式：L1＝vt1/2，其中，L1为地质构造至震动传感器的距离，单位m；v为岩体弹性波波速，单位m/s；t1为反射回波震动信号产生的时间，单位s。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的随掘超前智能综合探测实时预警装置，其特征在于：根据震电信号产生的时间和岩体弹性波的速度判断含水地质体的位置，公式：L2＝vt2，其中，L2为含水地质构造至震电传感器的距离，单位m；v为岩体弹性波波速，单位m/s；t2为震电信号产生的时间，单位s。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的随掘超前智能综合探测实时预警装置，其特征在于：所述电流聚焦供电测量电极包括测量电极A0、屏蔽电极A1和B极供电电极(10)，所述测量电极A0置于随掘探测主机(1)靠近掘进头的接线柱上，所述屏蔽电极A1置于随掘探测主机(1)靠掘进头或巷道掘进面(12)后方掘进巷道(13)左右两壁；所述B极供电电极(10)置于巷道掘进面(12)后方与随掘探测主机(1)连接。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的随掘超前智能综合探测实时预警装置，其特征在于：所述震动接收传感器、参照震动接收传感器(6)接收掘进机(2)掘进时产生的反射回波震动信号，或接收钻机钻孔时产生的反射回波震动信号或人工锤击、放炮产生的反射回波震动信号。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的随掘超前智能综合探测实时预警装置，其特征在于：所述随掘探测主机(1)包括屏蔽电流发射电路A1(1.1)、测量电流发射电路A0(1.2)、1-3个通道震电传感器接收电路(1.3)、7-9个通道震动传感器接收电路(1.4)、电池(1.10)；所述屏蔽电流发射电路A1(1.1)、测量电流发射电路A0(1.2)、1-3个通道震电传感器接收电路(1.3)、7-9个通道震动传感器接收电路(1.4)、电池(1.10)通过系统总线(1.5)与网口通信口(1.6)、人机交互设备(1.7)、中央处理器(1.8)、存储器(1.9)连接。
7.根据权利要求1所述的基于物联网的随掘超前智能综合探测实时预警装置，其特征在于：所述震动接收传感器包括巷道右侧壁1、2、3号震动接收传感器(3)和巷道左侧壁1、2、3号震动接收传感器(4)，与所述随掘探测主机(1)通过震动与震电信号传输电缆(7)连接，设置于巷道掘进面(12)后方5～20米的掘进巷道(13)的左右两侧壁，各按直角三角形的方式安装，直角三角形的边长为1～5米；所述参照震动接收传感器(6)与所述随掘探测主机(1)通过震动与震电信号传输电缆(7)连接，设置于巷道掘进面(12)后方1～3米的掘进巷道(13)的左壁或右壁。
8.根据权利要求1所述的基于物联网的随掘超前智能综合探测实时预警装置，其特征在于：所述震电接收传感器(5)与所述随掘探测主机(1)通过震动与震电信号传输电缆(7)连接，设置于巷道掘进面(12)后方1～3米的掘进巷道(13)左壁或右壁。
9.根据权利要求1所述的基于物联网的随掘超前智能综合探测实时预警装置，其特征在于：所述地面控制分析平台(17)设置于地面控制室，通过地面交换机(16)、井下交换机(15)、光纤(14)与随掘探测主机(1)连接。
10.一种基于物联网的随掘超前智能综合探测实时预警的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：震动接收传感器接收掘进机(2)掘进时产生的弹性波震动及弹性波传播到掘进巷道(13)前方地质构造产生的反射回波震动信号；
参照震动接收传感器(6)接收掘进机(2)掘进时产生的弹性波震动及弹性波传播到掘进巷道(13)前方地质构造产生的反射回波震动信号；
震电接收传感器(5)接收掘进机(2)掘进时产生的弹性波震动及弹性波传播到掘进巷道(13)前方含水地质体时产生的震电信号；
步骤2：随掘探测主机(1)控制电流聚焦供电测量电极的测量电极A0、屏蔽电极A1发射屏蔽电流和测量聚焦电流信号；
步骤3：地面控制分析平台(17)根据掘进机(2)掘进时产生的弹性波震动和掘进巷道(13)前方地质构造产生的反射回波震动信号的大小及时间来分析判定掘进巷道(13)前方是否存在地质构造及地质构造的位置；若有反射回波震动信号，则存在地质构造，若无，则不存在地质构造；
地面控制分析平台(17)根据掘进机(2)掘进时产生的弹性波震动及弹性波传播到掘进巷道(13)前方含水地质体时产生的震电信号的大小和时间来分析掘进巷道(13)前方是否存在含水地质体及含水地质体的位置；若有反射震电信号，则存在含水地质体，若无，则不存在含水地质体；
地面控制分析平台(17)根据电流聚焦供电测量电极发射的屏蔽电流和测量聚焦电流信号所测量的掘进巷道(13)前方地层的电阻率和激发极化率来分析巷道前方是否存在含水地质体，若电阻率大于预设值K1，且激发极化率小于预设值K2，则不存在含水地质体；若电阻率小于预设值K1，且激发极化率大于预设值K2，则存在含水地质体；若电阻率小于预设值K1，且激发极化率小于预设值K2，则可能存在含水地质体；若电阻率大于预设值K1，且激发极化率大于预设值K2，则可能存在含水地质体或前方有高阻岩体隔离含水地质体。
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