CN218767333U - 一种孔巷震电结合的小构造超前探测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种孔巷震电结合的小构造超前探测系统，包括地震探测单元和电法探测单元；地震探测单元包括多个地震信号采集器、地震采集主机和地震数据存储基站，地震信号采集器包括三个加速度检波器通过立方体固定块相互垂直固定在壳体内，地震采集主机对地震数据进行分析处理，同时将数据存储在地震数据存储基站内；所述电法探测单元包括电法主机、电法数据存储基站和多个测量电极，多个测量电极用于将采集的电法数据传递给电法数据储存基站，电法数据储存基站用于将存储的电法数据传递给电法主机进行分析处理；能综合多种探测结果进行精确判定，并且其布设时能保证多个信号采集器采集数据接收信号的方向一致性，从而能提高超前探测的精度。

Description

一种孔巷震电结合的小构造超前探测系统

技术领域

本实用新型涉及一种超前探测系统，具体为一种孔巷震电结合的小构造超前探测系统，属于煤矿超前探测技术领域。

背景技术

煤矿巷道超前探测过程中，由于安全限制无法使用大功率设备，而主动震源超前探测影响巷道掘进速度，因此使用小功率设备、监测等手段是解决该问题的有效方法，但该类手段对小断层、陷落柱等尺度5m以内的小型构造响应不灵敏，无法解决煤矿安全开采的隐患。目前该类超前探测方法存在探测精度不足、观测系统一致性不足等问题，对小构造的探测能力达不到生产要求。同时，在探测方式选择上较单一，没有充分利用不同方法的探测结果相互约束以减少物探结果的多解性；目前在探测时仅采用巷道或探测钻孔其中之一作为探测空间进行超前探测，这样单一的方式往往缺乏不同探测空间的相互约束，探测结果受观测系统所处环境影响大，无法为后续施工提供数据支撑；另外探测时采用多个信号采集器在安装时无法保证各个信号采集器接收信号的方向一致，从而导致探测精度较低。此外，现有超前探测系统还存在精度有限、功能单一的问题，因此如何提供一种超前探测系统，能综合多种探测结果进行精确判定，并且其布设时能保证多个信号采集器采集数据接收信号的方向一致性，从而能提高超前探测的精度，为后续施工提供数据支撑，是本行业的研究方向之一。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种孔巷震电结合的小构造超前探测系统，能综合多种探测结果进行精确判定，并且其布设时能保证多个信号采集器采集数据接收信号的方向一致性，从而能提高超前探测的精度，为后续施工提供数据支撑。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种孔巷震电结合的小构造超前探测系统，包括地震探测单元和电法探测单元；

所述地震探测单元包括多个地震信号采集器、地震采集主机和地震数据存储基站，多个地震信号采集器呈一排等间距布设在巷道一侧帮和底板之间的交界处，所述地震信号采集器包括壳体、三个加速度检波器、底座和两个尾椎，三个加速度检波器通过立方体固定块相互垂直固定在壳体内，壳体底部开设通孔一，底座安装在壳体底部，底座上端通过通孔一伸入壳体内部与其中一个加速度检波器的信号接收口通过耦合介质连接，底座下端与巷道底板固定连接；所述壳体侧部开设两个通孔二，两个尾椎一端分别通过两个通孔二与另外两个加速度检波器的信号接收口各自通过耦合介质连接；多个地震信号采集器将三个加速度检波器采集的地震数据传递给地震采集主机，地震采集主机对数据进行分析处理，同时将数据存储在地震数据存储基站内，所述地震数据存储基站设有无线通信模块，使其能与其他设备进行无线数据传输；

所述电法探测单元包括电法主机、电法数据存储基站和多个测量电极，多个测量电极沿探测钻孔轴线等间距布设在探测钻孔内，多个测量电极与电法数据存储基站连接，用于将采集的电法数据传递给电法数据储存基站，电法数据储存基站与电法主机连接，用于将存储的电法数据传递给电法主机进行分析处理；所述电法数据存储基站设有无线通信模块，使其能与其他设备进行无线数据传输；

所述地震采集主机和电法主机内均设有对时模块，地震采集主机和电法主机分别通过地震数据存储基站和电法数据存储基站进行无线数据传输，使地震采集主机和电法主机内部的时间同步。

进一步，所述底座为磁吸底座。采用这种结构便于地震信号采集器的安装及拆卸。

进一步，所述耦合介质为工程塑料。采用该材料进行连接能减少地震信号经过底座或尾椎传递给加速度检波器时的信号衰减。

进一步，所述尾椎的形状为圆锥形。采用这种形状便于尾椎插入巷道侧帮，从而进一步保证地震信号采集器安装后的稳定性。

进一步，所述测量电极为铜丝电极。

与现有技术相比，本实用新型采用地震探测单元和电法探测单元相结合的方式，具有如下优点：

1、本实用新型将地震信号采集器内设置三个加速度检波器，能接受三个方向传来的地震信号，并且通过底座及尾椎对各个地震信号采集器依次固定，从而保证各个地震信号采集器中三个加速度检波器的接受方向一致以减小误差提高探测精度，并能持续保持稳定；

2、本实用新型分别进行地震数据采集和电法数据采集，最后地震采集主机和电法主机均采用现有方法分别对各自的地震数据和电法数据进行分析处理，分别得出基于地震探测和基于电法探测的前方小构造情况，两者相互约束构造体定位结果以提高对小构造的定位精度，最终获得精确的巷道前方小构造情况。另外地震采集主机与电法主机进行时间同步，能将电法探测单元主动激励期间，地震探测单元所接收到的振动事件视为无效事件以避免不同探测单元间的干扰，从而保证各自探测单元采集数据的精度。

附图说明

图1是本实用新型布设后的整体结构示意图；

图2是本实用新型中壳体的结构示意图；

图3是本实用新型中加速度检波器及立方体固定块的结构示意图；

图4是本实用新型中底座的结构示意图；

图5是本实用新型中尾椎的结构示意图。

图中：1-地震探测单元，2-电法探测单元，3-地震采集主机，4-地震信号采集器，41-壳体，42-加速度检波器，43-通孔二，44-通孔一，45-底座，46-尾椎，47-立方体固定块，5-地震数据存储基站，6-电法主机，7-电法数据存储基站，8-测量电极。

具体实施方式

下面将对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型包括地震探测单元1和电法探测单元2；

所述地震探测单元1包括多个地震信号采集器4、地震采集主机3和地震数据存储基站5，多个地震信号采集器4呈一排等间距布设在巷道一侧帮和底板之间的交界处，如图2至5所示，所述地震信号采集器4包括壳体41、三个加速度检波器42、底座45和两个尾椎46，三个加速度检波器42通过立方体固定块47相互垂直固定在壳体41内，壳体41底部开设通孔一43，底座45安装在壳体41底部，底座45上端通过通孔一44伸入壳体41内部与其中一个加速度检波器42的信号接收口通过耦合介质连接，底座45下端与巷道底板固定连接；所述壳体41侧部开设两个通孔二43，两个尾椎46一端分别通过两个通孔二43与另外两个加速度检波器42的信号接收口各自通过耦合介质连接；多个地震信号采集器4将三个加速度检波器42采集的地震数据传递给地震采集主机3，地震采集主机3对数据进行分析处理，同时将数据存储在地震数据存储基站5内，所述地震数据存储基站5设有无线通信模块，使其能与其他设备进行无线数据传输；

所述电法探测单元2包括电法主机6、电法数据存储基站7和多个测量电极8，所述测量电极8为铜丝电极，多个测量电极8沿探测钻孔轴线等间距布设在探测钻孔内，多个测量电极8与电法数据存储基站7连接，用于将采集的电法数据传递给电法数据储存基站7，电法数据储存基站7与电法主机6连接，用于将存储的电法数据传递给电法主机6进行分析处理；所述电法数据存储基站7设有无线通信模块，使其能与其他设备进行无线数据传输；

所述地震采集主机3和电法主机6内均设有对时模块，地震采集主机3和电法主机6分别通过地震数据存储基站5和电法数据存储基站7进行无线数据传输，使地震采集主机3和电法主机6内部的时间同步。

做为本实用新型的一种改进，所述底座45为磁吸底座。采用这种结构便于地震信号采集器4的安装及拆卸；所述尾椎46的形状为圆锥形。采用这种形状便于尾椎46插入巷道侧帮，从而进一步保证地震信号采集器4安装后的稳定性。

进一步，所述耦合介质为工程塑料。采用该材料进行连接能减少地震信号经过底座或尾椎传递给加速度检波器时的信号衰减。

上述地震采集主机3、加速度检波器42、地震数据存储基站5、电法主机6、电法数据存储基站7和测量电极8均为现有部件。

工作时，先将地震探测单元1布设在巷道内，各个地震信号采集器4底部通过底座45固定在巷道底板、侧部通过两个尾椎46插入巷道侧帮内进行固定，从而保证各个地震信号采集器4中三个加速度检波器42的接受方向一致以减小误差提高探测精度，并能持续保持稳定；通过地震采集主机3使各个地震信号采集器4的三个加速度检波器42开始接收各个方向传来的地震信号，并将接收到的地震数据反馈给地震数据存储基站5进行存储，其中多个地震信号采集器4中的三个加速度检波器42分别采集不同方向的地震信号，能有效补偿环境对高频信号的吸收，从而在后续探查钻孔施工时能还原较完整的钻动信号，便于后续地震数据的分析；

接着在巷道前方迎头施工探查钻孔，在探查钻孔施工期间，地震探测单元1继续保持地震采集工作，完成探查钻孔施工后，将电法探测单元2的多个测量电极8布设在探查钻孔内，并将电法主机6、电法数据存储基站7布设在探查钻孔外部，然后地震采集主机3和电法主机6分别通过地震数据存储基站5和电法数据存储基站7进行无线数据传输，使地震采集主机3和电法主机6内部的时间同步；完成后，电法探测单元2开始进行孔中电法数据采集工作，并将获得的电法数据存储在电法数据存储基站7内，最后地震采集主机3和电法主机6均采用现有方法分别对各自的地震数据和电法数据进行分析处理，分别得出基于地震探测和基于电法探测的前方小构造情况，两者相互约束构造体定位结果以提高对小构造的定位精度，最终获得精确的巷道前方小构造情况。其中通过地震采集主机3与电法主机6时间同步，能将电法探测单元2主动激励期间，地震探测单元1所接收到的振动事件视为无效事件以避免不同探测单元间的干扰。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种孔巷震电结合的小构造超前探测系统，其特征在于，包括地震探测单元和电法探测单元；

所述地震探测单元包括多个地震信号采集器、地震采集主机和地震数据存储基站，多个地震信号采集器呈一排等间距布设在巷道一侧帮和底板之间的交界处，所述地震信号采集器包括壳体、三个加速度检波器、底座和两个尾椎，三个加速度检波器通过立方体固定块相互垂直固定在壳体内，壳体底部开设通孔一，底座安装在壳体底部，底座上端通过通孔一伸入壳体内部与其中一个加速度检波器的信号接收口通过耦合介质连接；所述壳体侧部开设两个通孔二，两个尾椎一端分别通过两个通孔二与另外两个加速度检波器的信号接收口各自通过耦合介质连接；多个地震信号采集器将三个加速度检波器采集的地震数据传递给地震采集主机，地震采集主机对数据进行分析处理，同时将数据存储在地震数据存储基站内，所述地震数据存储基站设有无线通信模块，使其能与其他设备进行无线数据传输；

所述电法探测单元包括电法主机、电法数据存储基站和多个测量电极，多个测量电极沿探测钻孔轴线等间距布设在探测钻孔内，多个测量电极与电法数据存储基站连接，用于将采集的电法数据传递给电法数据储存基站，电法数据储存基站与电法主机连接，用于将存储的电法数据传递给电法主机进行分析处理；所述电法数据存储基站设有无线通信模块，使其能与其他设备进行无线数据传输；

所述地震采集主机和电法主机内均设有对时模块，地震采集主机和电法主机分别通过地震数据存储基站和电法数据存储基站进行无线数据传输，使地震采集主机和电法主机内部的时间同步。

2.根据权利要求1所述的孔巷震电结合的小构造超前探测系统，其特征在于，所述底座为磁吸底座。

3.根据权利要求1所述的孔巷震电结合的小构造超前探测系统，其特征在于，所述耦合介质为工程塑料。

4.根据权利要求1所述的孔巷震电结合的小构造超前探测系统，其特征在于，所述尾椎的形状为圆锥形。

5.根据权利要求1所述的孔巷震电结合的小构造超前探测系统，其特征在于，所述测量电极为铜丝电极。

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