[发明专利]巷道掘进钻孔激发极化超前探水预报方法、装置及探头

权利要求书

1.一种巷道掘进钻孔激发极化超前探水预报方法，采用时域或频域多频电场信号作为测试信号，采用探头置于钻孔的测量方法，将供电负电极B安装在钻孔外的巷道中，供电负电极B与现场主机（1）由供电电缆（4）连接；供电正电极A安装在钻孔内，测量电极M与测量电极N安装在钻孔内，供电正电极A与钻孔外的供电负电极B构成供电电极；探头（2）上有供电正电极A、测量电极M、测量电极N，通过供电电缆及信号电缆（5）与现场主机（1）连接，具体步骤如下：

１）探头（2）置于钻孔孔口，现场主机（1）通过探头（2）上的供电电极A与供电电极B向大地供电，产生时域或频域多频电场，通过探头（2）上的测量电极M、测量电极N测量电场变化信号，经预处理和A/D转换为数字信号，输入到主机（1）的中央处理单元；

2）现场主机（1）的中央处理单元计算探测目标体的视电阻率和视极化率；

3）根据设定的步距，利用推杆（3）推进探头（2），在每一测点重复步骤1）、步骤2），探头（2）从钻孔孔口逐步推到孔底进行逐点扫描探测，测定各点的视电阻率和视极化率，已测测点逐点生成视电阻率剖面图和视极化率剖面图；

4）根据计算的视电阻率和视极化率的变化率，判定以钻孔轴线为中心、半径20～30米圆柱空间内及钻孔底部20～30米范围内是否存在含水体或含水地质构造。

2.根据权利要求1所述的巷道掘进钻孔激发极化超前探水预报方法，其特征在于：供电负电极B放置在巷道掘进方向后方，安装在钻孔外距钻孔孔口100米～200米处，利用巷道掘进的一个钻孔进行超前探水探测，主机（1）发射系统通过供电正电极A和供电负电极B向钻孔周围发射时域电场信号和频域多频电场信号，测量系统通过测量电极M、测量电极N进行时域电场或频域电场测量，电极系组成的排列为B、A、M、N或N、M、A、B。

3.根据权利要求1或2所述的巷道掘进钻孔激发极化超前探水预报方法，其特征在于：步骤3）中探头（2）推进的步距为1～2米。

4.根据权利要求1或2所述的巷道掘进钻孔激发极化超前探水预报方法，其特征在于：步骤3）主机（1）在探头（2）的每一个测点同时计算视电阻率和视极化率两个参数，计算该测点的视电阻率和视极化率，并绘制已测测点的视电阻率和视极化率剖面图。

5.一种巷道掘进钻孔激发极化超前探水预报装置，包括现场主机（1）、探头（2）和供电电极，其特征在于：探头（2）是包括供电正电极A和测量电极M、测量电极N为一体的三极电极系统，探头（2）与主机（1）的连接电缆内有供电电缆和信号电缆，连接供电正电极A的为供电电缆，连接测量电极M、测量电极N的为屏蔽信号电缆；供电负电极B由金属材料组成；供电负电极B与现场主机由供电电缆连接。

6.根据权利要求5所述的巷道掘进钻孔激发极化超前探水预报装置，其特征在于：现场主机（1）包括内置的数据采集处理单元、中央处理单元、电源模块和发射控制模块；发射控制模块对外分别与供电正电极A和供电负电极B相连，对内与电源模块和中央处理单元相连；在中央控制单元的指挥下实现对供电正电极A、供电负电极B的供电和关断。

7.一种巷道掘进钻孔激发极化超前探水测量探头，包括连接管和电极，其特征在于：电极包括供电电极A、测量电极M、测量电极N，供电正电极A位于探头的最外端靠近接插件（2e），供电正电极A与测量电极M相距5～２0米，测量电极M与测量电极N相距１～３米，各电极之间由连接管（2a）连接，探头的前端有助推滑轮（2d）；连接管（2a） 分多段，相邻段之间由活动连接件（2b）连接；从各电极接点A4引出的信号电缆和供电电缆（2c）连接到探头后端的电缆接插件（2e），探头的后端端头连接推杆（3）。

8.根据权利要求7所述的巷道掘进钻孔激发极化超前探水测量探头，其特征在于：供电电极A包括毛细渗透管（A1），毛细渗透管（A1）一端为只有电缆穿过的封闭端，封闭端设注水口（A3），注水口（A3）上有密封盖；毛细渗透管（A1）的另一端与连接管（2a）连接，毛细渗透管（A1）内注入导电液（A2）；每个电极毛细渗透管（A1）都有一端连接的连接管（2a）是储液管（2a1），储液管（2a1）的另一端封闭，作为与活动连接件（2b）的连接端；供电电极A、测量电极M、测量电极N的结构相同。