一种矿井井下电法辅助施工装置的制作方法

本实用新型属于地球物理勘探技术领域，涉及一种矿井井下电法辅助施工装置，具体涉及一种在矿井井下利用单点电源对目标地层进行供电激发，供电产生一次电场，并在井下接收一次场，从而探测隐伏地质异常体的辅助施工装置。

背景技术：

井下电法勘探作为井下地球物理勘技术的一个重要分支，其用于解决复杂地质问题，并取得显著效果；为矿山企业的安全、高效的运行提拱了重要的技术支撑。随着矿山企业对安全、高效的运行进一步要求，传统的井下电法施工工艺老旧、施工效率低等问题也日益突出，长时间的井下作业不仅给施工人员带来较大的身体损害，增加了安全风险；同时也影响了矿山企业的生产进度，进而制约了地质勘探企业在该领域的长足发展。在近几年的井下探测技术发展中，许多物探仪器制造厂采取了许多不同的方式来提高设备自身的性能；例如，增加仪器采集通道数目、扩大仪器电池容量等，但对辅助施工装置进行的改进却很少。其主要不足之处在于：

1、施工效率低、强度大：通过增强仪器性能的方法，虽然一定程度上提高了施工效率，但提升幅度不理想。目前行业内主流的井下电法设备，相关辅助外设仅能进行单类型电法的施工，如需两种或两种以上的方法进行施工时，需更换相对应的辅助外设；同时增加仪器采集通道数目和扩大仪器电池容量无疑是增加了仪器自身的重量；而井下作业时，相关设备的搬运主要靠人力完成，而这些都给设备的搬运带来较大困难，无形中加大了作业人员的施工强度。

2、设备成本高：通过增加采集通道数目和扩大仪器电池容量等需对现有设备进行更新改造或者重新购置新型号的仪器，增大了设备的购置成本。

3、不可移植：目前行业内主流的井下电法设备，相关辅助外设仅能进行单类型电法的施工，如需两种或两种以上的方法进行施工时，除了更换仪器还需更换相对应的辅助外设。

4、不可扩展：目前为井下电法设备配置的辅助外设，尤其是传输线缆，是根据以往的技术要求，固定了传输线缆的接收节点数量和间距，且接收节点数量较少，一般为4个，最多为8个节点。

综上所述，因其施工效率低、劳动强度大而导致其成本居高不下；在同行及同类型物探方法竞标时缺乏价格优势，成为其不能广泛普及的重要原因。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供一种矿井井下电法辅助施工装置。

本实用新型公开了一种矿井井下电法辅助施工装置，包括：多路信号转换控制盒和分布式信号传输线缆；其中，

所述分布式信号传输线缆布设在预设位置；

所述多路信号转换控制盒包括分布式线缆信号输入端口、发射节点控制旋钮、接收节点控制旋钮、信号输出端口和供电端口，所述分布式线缆信号输入端口与所述分布式信号传输线缆相连，所述信号输出端口和供电端口与设备相连；

所述分布式线缆信号输入端口通过线路与所述发射节点控制旋钮、接收节点控制旋钮所对应节点进行连接，通过调节控制发射节点和接收节点，实现对供电信号和接收信号的控制和转换。

作为本实用新型的进一步改进，所述分布式信号传输线缆布设在需要探测的巷道、隧道内的顶/底板或侧帮。

作为本实用新型的进一步改进，所述分布式信号传输线缆上设有分布式线缆信号输出端口和发射/接收节点端口，所述分布式线缆信号输出端口与所述分布式线缆信号输入端口相连，所述发射/接收节点端口均与对应的供电/接收电极相连。

作为本实用新型的进一步改进，所述发射节点控制旋钮选择发射节点，所述设备通过供电端口及分布式信号传输线缆向对应的节点处的目标体进行供电激发；

所述接收节点控制旋钮选择一对接收节点，通过分布式信号传输线缆对供电激发产生的信号进行传输，最终将接收到的信号通过信号输出端口回传给设备。

作为本实用新型的进一步改进，所述分布式信号传输线缆上的节点数目为25个。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型无需对现有仪器设备进行任何改装，只是将设备原先的辅助外设进行替换，同时不影响设备原先辅助外设的使用；通过调节多路信号转换控制盒的发射节点及接收节点的旋钮，实现对任意发射节点和相应接收节点的控制，并将获取的高质量信号回传给设备，从而实现数据信号的快速采集；其提高了施工效率，减轻了施工强度，降低了生产成本，可移植，可扩展。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例公开的矿井井下电法辅助施工装置的使用示意图；

图2为图1中的多路信号转换控制盒的结构示意图；

图3为图1中的分布式信号传输线缆的结构示意图。

图中：

a、多路信号转换控制盒；b、分布式信号传输线缆；c、设备；

1、2、3、4，分布式线缆信号输出端口；5、6，发射/接收节点端口；7、8，分布式线缆信号输入端口；9、10，接收节点控制旋钮；11，发射节点控制旋钮；12，信号输出端口；13，供电端口。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细描述：

如图1所示，本实用新型提供一种矿井井下电法辅助施工装置，其无需对现有仪器设备进行任何改装，只是将设备原先的辅助外设进行替换，同时不影响设备原先辅助外设的使用；通过调节多路信号转换控制盒的发射节点及接收节点的旋钮，实现对任意发射节点和相应接收节点的控制，并将获取的高质量信号回传给设备，从而实现数据信号的快速采集。具体的，其包括多路信号转换控制盒a和分布式信号传输线缆b，多路信号转换控制盒a分别连接分布式信号传输线缆b和设备c。

如图1、2所示，本实用新型的多路信号转换控制盒a包括分布式线缆信号输入端口7、8，发射节点控制旋钮11，接收节点控制旋钮9、10，信号输出端口12和供电端口13，其中，两个接收节点控制旋钮9、10对应连接分布式线缆信号输入端口7、8，分布式线缆信号输入端口7、8与分布式信号传输线缆a连接，信号输出端口12和供电端口13与设备c相连。进一步，接收节点控制旋钮9、10，发射节点控制旋钮11上分别设有24个旋钮点；分布式线缆信号输入端口7、8上分别设有13个节点输入点。

如图1、3所示，本实用新型的分布式信号传输线缆b布设在预设位置，即布设在需要探测的巷道、隧道内的顶/底板或侧帮。分布式信号传输线缆b上设有分布式线缆信号输出端口1、2、3、4和发射/接收节点端口5、6，分布式线缆信号输出端口1、2、3、4与分布式线缆信号输入端口7、8相连，即分布式线缆信号输出端口1或2与分布式线缆信号输入端口7相连，分布式线缆信号输出端口3或4与分布式线缆信号输入端口8相连；发射/接收节点端口5、6均与对应的供电/接收电极(铜棒)相连。进一步，分布式信号传输线缆上的节点数目为25个。

本实用新型的分布式线缆信号输入端口7、8通过线路与发射节点控制旋钮11、接收节点控制旋钮9、10所对应节点进行连接，通过调节控制发射节点和接收节点，实现对供电信号和接收信号的控制和转换。其中，发射节点控制旋钮11选择发射节点，设备通过供电端口13及分布式信号传输线缆b向对应的节点处的目标体进行供电激发；接收节点控制旋钮9、10选择一对接收节点，通过分布式信号传输线缆b对供电激发产生的信号进行传输，最终将接收到的信号通过信号输出端口12回传给设备c。

本实用新型矿井井下电法辅助施工装置的具体使用方法为：

步骤1、在井下巷道的顶底板或者侧帮等需要探测目标位置周围，按探测方向，采用测量定点仪器进行测量定点；

步骤2、按照测量定点的位置布设供电\接收电极(铜棒)和分布式信号传输线缆b；并将分布式信号传输线缆b的每个节点端口5、6与对应供电电极(铜棒)相连接。将分布式线缆信号输出端口1或2与多路信号转换控制盒a的分布式线缆信号输入端口7相连接，将分布式线缆信号输出端口3或4与多路信号转换控制盒a的分布式线缆信号输入端口8相连接；同时将信号输出端口12及供电端口13与设备c相连接。

步骤3、调节多路信号转换控制盒a的发射节点控制旋钮11，选择其中一个发射节点(5、6中的任意一个)，设备通过多路信号转换控制盒a的供电端口13及分布式信号传输线缆对已选择的节点位置进行供电激发。

步骤4、等该节点激发成功后，调节多路信号转换控制盒的接收节点控制旋钮9和10，选择对应的一对接收节点(5、6中的两个)进行信号的监测接收，监测信号通过分布式信号传输线缆b及多路信号转换控制盒的信号输出端口12回传给设备c，一次信号采集完成。

步骤5、不改变发射节点位置，继续调节多路信号转换控制盒的接收节点控制旋钮9和10，选择相对应的下一对接收节点进行信号的监测接收，监测信号同样通过分布式信号传输线缆b及多路信号转换控制盒a的信号输出端口12回传给设备，直至按照要求需要采集的信号全部接收完成。

步骤6、待该发射节点对应的接收节点信号全部采集完成后，停止供电激发。选择下一个发射节点，重复步骤3、4、5，直至该段信号全部采集完成。

进一步，发射节点不能同时作为接收节点。

进一步，关于发射节点和接收节点的对应关系暨一个发射节点供电激发时，如何选择与之匹配的、正确的多对接收节点，需要根据勘探任务的要求进行计算和选取。

本实用新型的优点为：

1.提高了施工效率，减轻了施工强度、降低了生产成本，同时减少了施工人员数量及井下作业时间，减少井下不良气体对人员的伤害，进一步降低矿井运行的安全风险。

2.可移植：该套装置不仅可以进行井下直流电测深的施工，同时井下音频电穿透法及与其施工原理相似的方法同样适用。

3.可扩展：本实用新型多路信号转换控制盒规格及大小可根据实际需求进行加工；分布式信号传输线缆的节点数量、节点间距可依据勘探深度要求和分辨率的大小进行调整；通过多个项目的实际测试，认为该套设备的节点数目为25个最佳；分布式传输线缆两根为一套，单根线缆长度为120m，每个节点间距为10m较适宜。

4.成本低廉：无需对原有设备进行改造；相关配件和线缆均可在国内采购，材质和规格均为通用型标准件。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。