本发明涉及一种基于井上下空间立体直流电法数据采集的探测系统。
背景技术：
目前，煤矿隐蔽致灾地质因素探测技术与装备多基于地面探测。应用于煤矿勘查领域的直流电法主要有地面直流电法。由于直流电法体积效应的影响，地面直流电法随着探测深度的增加，垂向和横向分辨率逐渐降低，而且探测深度有限（一般小于200m），很难满足深部矿井高分辨率的探测要求。而由于受矿井设备本安和隔爆要求，一般供电电流不大于100mA，探测距离较小（一般不大于100m），数据信噪比较低，探测可靠性差，因此，很难展开井下直流电法探测。
综上所述，目前，在煤矿探测作业中，直流电法还未能充分发挥其在地质探测方面的价值。
技术实现要素：
本发明提供了一种基于井上下空间立体直流电法数据采集的探测系统，能够实现直流电法井上下同步联合采集、立体动态探测和空间综合解释，充分发挥出直流电法在探测领域的价值，为煤矿安全开采提供充分可靠的指导信息。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于井上下空间立体直流电法数据采集的探测系统，包括地面直流电法主机、地面电极、垂直孔直流电法主机、垂直孔电极、第一开采水平直流电法主机、第一开采水平电极、第二开采水平直流电法主机和第二开采水平电极；所述地面直流电法主机及所述地面电极布置于地面上，所述地面直流电法主机布置在任意两个所述地面电极之间，通过多芯线缆与所述地面电极相连，用于控制所述地面电极在地面供电和接收地面电位信号；所述垂直孔直流电法主机布置于地面上，所述垂直孔电极布置于垂直孔中，所述垂直孔直流电法主机通过线缆与所述垂直孔电极相连，用于控制所述垂直孔电极在所述垂直孔中供电和接收电位信号；所述地面电极采用一条测线的二维方式布置或多条测线的三维方式布置，位于拟探测目标体的正上方；所述第一开采水平直流电法主机和所述第一开采水平电极布置于第一开采水平内，布置在任意两个所述第一开采水平电极之间，用于控制所述第一开采水平电极的供电和接收电位信号；所述第二开采水平直流电法主机和所述第二开采水平电极布置于第二开采水平内，布置在任意两个所述第二开采水平电极之间，用于控制所述第二开采水平电极的供电和接收电位信号；所述地面直流电法主机、垂直孔直流电法主机、第一开采水平直流电法主机和第二开采水平直流电法主机通过内部晶体时钟进行时间同步；所述垂直孔垂直于所述地面布置，并与所述地面沟通，所述第二开采水平位于所述第一开采水平紧邻下方。
在上述基于井上下空间立体直流电法数据采集的探测系统中，进行数据采集之前，所述地面直流电法主机、垂直孔直流电法主机、第一开采水平直流电法主机和第二开采水平直流电法主机通过内部晶体时钟进行时间同步，时间误差不大于10ms/d。
在上述基于井上下空间立体直流电法数据采集的探测系统中，所述地面直流电法主机和垂直孔直流电法主机的供电电压和供电电流由探测深度及地层电阻率综合确定，所述第一开采水平直流电法主机和所述第二开采水平直流电法主机的供电电压和供电电流由探测距离及地层电阻率综合确定。
在上述基于井上下空间立体直流电法数据采集的探测系统中，所述地面电极、所述垂直孔电极、所述第一开采水平电极和所述第二开采水平电极均等间距布置，间距为5-15m。
在上述基于井上下空间立体直流电法数据采集的探测系统中，所述地面直流电法主机、垂直孔直流电法主机、第一开采水平直流电法主机和第二开采水平直流电法主机根据全部观测电位与拟探测目标体或异常体之间的耦合关系，进行空间正反演计算与分析，实现综合精细化解释。
在上述基于井上下空间立体直流电法数据采集的探测系统中，所述地面直流电法主机、垂直孔直流电法主机、第一开采水平直流电法主机和第二开采水平直流电法主机根据探测需要，通过程序控制进行多次同步的空间数据采集，通过对比分析多次的探测数据和资料解释成果，实现直流电法立体动态探测和空间综合解释。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
（1）本发明提供的一种基于井上下空间立体直流电法数据采集的探测系统，由于充分利用煤矿地面、垂直孔、上下相邻双开采水平的构成的空间，进行空间供电和电位信息采集，尤其是同时在紧邻开采水平上方开采水平内布置探测点，通过近场且利用水平方位和倾角的补偿，能够有效消除探测深度和电流受控对分辨率的影响，因此，本发明通过井上下同步联合采集和空间综合解释，能够明显提高探测准确性，能够更加直观的反映地层和地质异常体分布情况。
（2）本发明提供的一种基于井上下空间立体直流电法数据采集的探测系统，由于地面直流电法主机、垂直孔直流电法主机和上下双方开采水平直流电法主机通过多次同步的空间数据采集，并经过对比分析多次的探测数据和资料解释成果，能够实现直流电法立体动态探测，能够在三维立体成图的基础上进行四维成图和动态解释，因此，本发明能够通过较为准确的揭示开采扰动条件下地层和地质异常体的时空演化规律和致灾危险程度。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，图1是本发明一种基于井上下空间立体直流电法数据采集的探测系统结构示意图。
图中标记为：1-地面直流电法主机，2-地面电极，3-垂直孔直流电法主机，4-垂直孔电极，5-第一开采水平直流电法主机，6-第一开采水平电极，7-第二开采水平直流电法主机，8-第二开采水平电极，9-地面，10-垂直孔，11-第一开采水平，12-第二开采水平。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1显示的是本发明一种基于井上下空间立体直流电法数据采集的探测系统的优选实施例。
所述基于井上下空间立体直流电法数据采集的探测系统，包括地面直流电法主机1、地面电极2、垂直孔直流电法主机3、垂直孔电极4、第一开采水平直流电法主机5、第一开采水平电极6、第二开采水平直流电法主机7和第二开采水平电极8；所述地面直流电法主机1及所述地面电极2布置于地面9上，所述地面直流电法主机1布置在任意两个所述地面电极2之间，通过多芯线缆与所述地面电极2相连，用于控制所述地面电极2在地面供电和接收地面电位信号；所述垂直孔直流电法主机3布置于地面9上，所述垂直孔电极4布置于垂直孔10中，所述垂直孔直流电法主机3通过线缆与所述垂直孔电极4相连，用于控制所述垂直孔电极4在所述垂直孔10中供电和接收电位信号；所述地面电极2采用一条测线的二维方式布置或多条测线的三维方式布置，位于拟探测目标体的正上方；所述第一开采水平直流电法主机5和所述第一开采水平电极6布置于第一开采水平11内，布置在任意两个所述第一开采水平电极6之间，用于控制所述第一开采水平电极6的供电和接收电位信号；所述第二开采水平直流电法主机7和所述第二开采水平电极8布置于第二开采水平12内，布置在任意两个所述第二开采水平电极8之间，用于控制所述第二开采水平电极8的供电和接收电位信号；所述地面直流电法主机1、垂直孔直流电法主机3、第一开采水平直流电法主机5和第二开采水平直流电法主机7通过内部晶体时钟进行时间同步；所述垂直孔10垂直于所述地面9布置，并与所述地面9沟通，所述第二开采水平12位于所述第一开采水平11紧邻下方。
在本实施例中，进行数据采集之前，所述地面直流电法主机1、垂直孔直流电法主机3、第一开采水平直流电法主机5和第二开采水平直流电法主机7通过内部晶体时钟进行时间同步，时间误差不大于10ms/d。
在本实施例中，所述地面直流电法主机1和垂直孔直流电法主机3的供电电压和供电电流由探测深度及地层电阻率综合确定，所述第一开采水平直流电法主机5和所述第二开采水平直流电法主机6的供电电压和供电电流由探测距离及地层电阻率综合确定。
在本实施例中，所述地面电极2、所述垂直孔电极4、所述第一开采水平电极6和所述第二开采水平电极8均等间距布置，间距为10m。
在本实施例中，所述地面直流电法主机1、垂直孔直流电法主机3、第一开采水平直流电法主机5和第二开采水平直流电法主机7根据全部观测电位与拟探测目标体或异常体之间的耦合关系，进行空间正反演计算与分析，实现综合精细化解释。
在本实施例中，所述地面电极2随所述第一开采水平11工作面推进滚动布置，所述地面直流电法主机1、垂直孔直流电法主机3、第一开采水平直流电法主机5和第二开采水平直流电法主机7在所述第一开采水平11工作面推进情况下，通过程序控制进行多次同步的空间数据采集，通过对比分析多次的探测数据和资料解释成果，实现直流电法立体动态探测和空间综合解释。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。