一种基于地球物理法的地浸井场流场监测系统的制作方法

本发明涉及地浸采铀领域，特别是涉及一种基于地球物理法的地浸井场流场监测系统。

背景技术：

1、原地浸出(简称地浸)采铀是在天然埋藏的前提下使用特制溶液定向溶解铀矿物并提取铀的技术。随着地浸溶液的不断抽注，溶液在地下含矿含水层中流动时会逐渐形成一个以抽注孔为中心的溶液浓度逐渐降低的梯度范围——溶浸范围。该溶浸范围的形成与矿区地下结构尤其是含矿含水层的地质结构和水力条件密切相关，但是由于矿区的地质结构往往比较复杂而以前使用的监测手段有限，因此至今尚未有对溶浸范围形态的准确描述。由于地浸溶液的溶浸范围关系到整个矿区的抽注控制，掌握溶液对矿体的覆盖程度和控制地下水体污染有着至关重要的作用。显然，对于原地浸出采铀而言，溶浸范围不足将影响溶液对整个矿体的覆盖，而严重影响采矿率；反之溶浸范围过大，将造成溶液浪费、增加成本，并污染采区周边地下水体等。因此，必需在复杂的地浸开采过程中及时掌握溶浸液对矿体的覆盖程度及地下浸出液分布范围，以便进行合理的溶浸液注、抽控制。

2、传统的探测方法是采用在矿区外围边界建立观测孔，通过取水样的方法探测水体质量的变化情况，该方法就是在通过前期地质调查掌握地下水流向的基础上，在地下水流向的下游(有时也在上游)一定距离的地区打若干监测钻孔，通过定期对钻孔中的溶液取样进行化学分析来划定大致的溶浸范围。但是这种方法存在很大的局限性，其中最主要的局限性是：

3、1)钻孔成本高且施工周期长。钻孔成本一直是地浸矿山建设费用的主要开支部分，直井井网建设工程在现有地浸采铀建设工程中一般占总投资额度的50％～70％，是整个地浸矿山建设的主要投资部分，钻孔的数量和深度更是直接影响总工程投资额；目前地浸井场的监测钻孔数量占总生产钻孔数量的15％～30％，其建设成本过高，投资回报率过低。此外监测钻孔设置越多其施工周期越长，地浸矿山的施工建设周期往往只有数月时间，密集设置的监测钻孔的施工周期则会占用1个月以上，这对于整个地浸井场的施工进度也是巨大的压力。

4、2)监测孔空间尺度精度低。钻孔的监测的空间尺度精度取决于监测孔布设密度，若监测孔布孔间距大于生产井井间距的2倍会造成监测结果的边界精度过于粗糙，浸出液的前锋线峰位面形态很难捕捉，而如果要做到捕捉浸出液前锋线峰位面就需要加大监测钻孔布孔数量和密度使得监测孔间距至少要达到接近生产井井间距的尺度，其空间监测尺度分辨率可大致提升至20m～30m的范围，然而对于精确把握地浸井场的浸出液前锋线峰位面至少空间分辨率要达到5m左右，依靠监测钻孔的空间分辨率的依然差距较大。

5、3)监测孔时间尺度精确度低。监测钻孔方法监测地浸浸出液范围需要定期取水样，监测在时间维度上的精确度就是水样的取样间隔。目前，监测孔水样取样-水样化学分析过程全程人工进行，水样取样和化学分析都存在能力上限而6～8小时/次/孔已经是目前矿山化学分析能力的上限，因此6～8小时/次/孔也是最小的取样间隔和最小时间精度。对于精确把握地浸井场的浸出液前锋线峰位面至少时间分辨率要达到1～3小时/次/孔的范围内，依靠监测钻孔的时间分辨率的依然差距较大。

6、4)对地浸井场生产的干扰较大。监测孔通常是在地浸生产井场的内部及边界布置的与生产孔同深度或直达上覆含水层的小深度钻孔，所以由于其存在在钻探过程和取样过程种对生产井场的地表环境及地下水体的干扰都较大。

7、综上，亟需一种新的监测系统以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于地球物理法的地浸井场流场监测系统，可降低对地浸井场生产和试验的干扰，并提高监测结果的可视化程度。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种基于地球物理法的地浸井场流场监测系统，包括：地浸井场电磁场信号发射装置及地浸井场电磁场信号接收装置；

4、所述地浸井场电磁场信号发射装置包括：

5、铜质偶极极化电极，设置在距离目标浸出区域设定范围内的地下；

6、信号发生器，用于产生激发信号；

7、发送机，分别与所述信号发生器及所述铜质偶极极化电极连接，用于在所述激发信号的作用下，通过所述铜质偶极极化电极向地下发送不同频段的谐变电流；

8、所述地浸井场电磁场信号接收装置包括：

9、多个非极化接地电极，设置在所述目标浸出区域内测点处的电极坑中；

10、电道辅助信号采集站，与多个非极化接地电极连接，用于通过多个非极化接地电极采集电道电位信号数据；

11、磁道信号采集探头，设置在所述目标浸出区域内测线处，用于采集磁道磁场信号数据；

12、v8综合电法探测工作站，分别与所述电道辅助信号采集站及所述磁道信号采集探头连接，用于根据所述电道电位信号数据及所述磁道磁场信号数据，生成所述目标浸出区域的地浸井场流场可视化模型，以对所述目标浸出区域的地浸井场流场进行监测。

13、可选地，所述铜质偶极极化电极的数量为两个；两个铜质偶极极化电极间的接地电阻小于或等于1000欧姆。

14、可选地，所述电道辅助信号采集站的数量为两个，分别为第一电道辅助信号采集站及第二电道辅助信号采集站。

15、可选地，所述第一电道辅助信号采集站为rxu-3er1111三电道辅助信号采集站，所述第二电道辅助信号采集站为rxu-3er2222三电道辅助信号采集站。

16、可选地，所述v8综合电法探测工作站还与多个非极化接地电极连接；

17、所述非极化接地电极的数量为12个，分别为：第一非极化接地电极、第二非极化接地电极、第三非极化接地电极、第四非极化接地电极、第五非极化接地电极、第六非极化接地电极、第七非极化接地电极、第八非极化接地电极、第九非极化接地电极、第十非极化接地电极、第十一非极化接地电极及第十二非极化接地电极；

18、所述第一非极化接地电极、所述第二非极化接地电极、所述第三非极化接地电极及所述第四非极化接地电极均与所述第一电道辅助信号采集站连接；

19、所述第五非极化接地电极、所述第六非极化接地电极、所述第七非极化接地电极、所述第八非极化接地电极均与所述v8综合电法探测工作站连接；

20、所述第九非极化接地电极、所述第十非极化接地电极、所述第十一非极化接地电极及所述第十二非极化接地电极均与所述第二电道辅助信号采集站连接。

21、可选地，所述第四非极化接地电极及所述第五非极化接地电极位于同一电极坑内；所述第八非极化接地电极及所述第九非极化接地电极位于同一电极坑内。

22、可选地，所述第四非极化接地电极与所述第五非极化接地电极并联连接；所述第八非极化接地电极及所述第九非极化接地电极并联连接。

23、可选地，所述磁道信号采集探头为amtc-30磁道信号采集探头。

24、可选地，所述地浸井场电磁场信号发射装置还包括：

25、发电机引擎，与所述发送机连接，用于为所述发送机供电；

26、所述地浸井场电磁场信号接收装置还包括：

27、直流供电电瓶，与所述v8综合电法探测工作站连接，用于为所述v8综合电法探测工作站供电。

28、可选地，所述v8综合电法探测工作站包括：

29、频域变换模块，用于对所述电道电位信号数据及所述磁道磁场信号数据进行快速傅里叶变换，得到频率域数据；

30、曲线确定模块，与所述频域变换模块连接，用于根据所述频率域数据，确定频率-视电阻率曲线，并对频率-视电阻率曲线进行功率谱挑选平滑处理，得到平滑频率-视电阻率曲线；

31、反演模块，与所述曲线确定模块连接，用于对所述平滑频率-视电阻率曲线进行反演计算，得到反演可视化电阻率模型；

32、可视化模块，与所述反演模块连接，用于根据所述反演可视化电阻率模型及预先获取的目标地浸区域的地球物理物性参数表，生成所述目标浸出区域的地浸井场流场可视化模型。

33、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

34、本发明通过信号发生器产生激发信号，使得发送机在激发信号的作用下，通过铜质偶极极化电极向地下发送不同频段的谐变电流，信号发射的过程不会产生对地浸生产试验明显干扰的因素。通过多个非极化接地电极采集电道电位信号数据，通过磁道信号采集探头采集磁道磁场信号数据，数据采集的过程也不会产生对地浸生产试验明显干扰的因素。通过v8综合电法探测工作站根据电道电位信号数据及磁道磁场信号数据，生成目标浸出区域的地浸井场流场可视化模型，提高了监测结果的可视化程度。