[发明专利]一种煤矿TBM电法超前地质预报系统及方法

权利要求书

1.一种煤矿TBM电法超前地质预报系统，其特征在于，包括探测主机和用于与刀盘电性连接的发射电极、用于与刀盘电性连接的刀盘测量电极、用于与隧道洞壁电性连接的洞壁测量电极、用于与隧道洞壁电性连接的回流电极；所述回流电极设置在洞壁测量电极远离刀盘的方向上；所述探测主机与发射电极、回流电极、刀盘测量电极和洞壁测量电极相连；所述发射电极用于通过刀盘向掌子面发射主电流，所述回流电极用于接收通过大地传导的主电流；所述刀盘测量电极和洞壁测量电极用于测量这两个电极之间的电位差。

2.根据权利要求1所述的煤矿TBM电法超前地质预报系统，其特征在于，所述发射电极设置于通过主轴与刀盘导电连接的隔板上。

3.根据权利要求2所述的煤矿TBM电法超前地质预报系统，其特征在于，还包括聚焦电极，所述聚焦电极设置于所述隔板或者与隔板导电连接的结构上，且位于所述发射电极远离主轴的一侧；所述聚焦电极用于同时发射与主电流极性相同的聚焦电流，通过同性相斥原理使主电流聚焦通过主轴和刀盘向掌子面前方传导。

4.根据权利要求3所述的煤矿TBM电法超前地质预报系统，其特征在于，所述发射电极、回流电极、刀盘测量电极、洞壁测量电极和聚焦电极均设置有对应的气密防爆盒；所述防爆盒内，连接对应电极的线缆上设置有用于切断对应线缆的断开装置；所述防爆盒还包括控制模块及设置在防爆盒外的可燃气体检测器；所述断开装置用于在可燃气体浓度达到设定值时将对应线缆断开。

5.根据权利要求1所述的煤矿TBM电法超前地质预报系统，其特征在于，所述发射电极有两个，两个发射电极轮流向掌子面发射主电流。

6.一种煤矿TBM电法超前地质预报方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)探测主机通过与刀盘电性连接的发射电极向掌子面发射主电流；并通过与隧道洞壁电性连接的回流电极接收通过大地传导的主电流；

2)探测主机通过与刀盘电性连接的刀盘测量电极、与隧道洞壁电性连接的洞壁测量电极，测算出刀盘测量电极与洞壁测量电极之间的电位差；所述回流电极设置在洞壁测量电极远离刀盘的方向上；

3)探测主机根据主电流大小和发射电极、回流电极、刀盘测量电极、洞壁测量电极之间的位置关系计算出地层的视电阻率；

4)探测主机根据所述视电阻率给出掌子面前方地质解释。

7.根据权利要求6所述的煤矿TBM电法超前地质预报方法，其特征在于，步骤1)中，探测主机通过聚焦电极同时发射与主电流极性相同的聚焦电流，通过同性相斥原理使主电流聚焦向掌子面前方传导。

8.根据权利要求7所述的煤矿TBM电法超前地质预报方法，其特征在于，所述发射电极设置于通过主轴与刀盘导电连接的隔板上；所述聚焦电极设置于所述隔板或者与隔板导电连接的结构上，且位于所述发射电极远离主轴的一侧。

9.根据权利要求6所述的煤矿TBM电法超前地质预报方法，其特征在于，所述探测主机还检测隧道中的可燃气体浓度；当可燃气体浓度达到设定值，或者可燃气体浓度增加速度达到设定值时，所述探测主机通过断开装置切断所有电极的线缆。

10.根据权利要求9所述的煤矿TBM电法超前地质预报方法，其特征在于，所述断开装置设置在气密的防爆盒内。