[发明专利]一种煤矿TBM电法超前地质预报系统及方法

说明书

本发明涉及一种煤矿TBM电法超前地质预报系统及方法，方案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。本发明解决了煤矿TBM在掘进过程中的实时超前地质探测问题，保障了煤矿TBM的施工安全，进而提高了施工效率。

技术领域

本发明涉及一种煤矿TBM电法超前地质预报系统及方法，属于地质检测预报技术领域，尤其涉及一种用于煤矿TBM地质预报的系统和方法。

背景技术

随着掘进技术的发展，煤矿巷道的施工由钻爆法、总掘法向全断面掘进机(TBM)方向发展，煤矿TBM因其施工效率高、综合效益好等优势，其在煤矿开采、煤巷开挖中的应用日益增多。

采用TBM工法开挖煤矿巷道时，由于煤矿巷道围岩多为沙岩、泥岩等沉积岩，强度较低，围岩稳定性较差，且有些掘进区间还能遇到煤层，极易遇到断层、破碎带、涌水等不良地质。故急需解决煤矿TBM在掘进过程中的实时超前地质探测问题，以保障煤矿TBM的施工安全，进而提高其掘进效率。

由于施工所应对的地层状况不同，煤矿TBM与传统山岭隧道TBM在施工方式上存在一定差异，煤矿TBM在施工安全方面要求更高，尤其是在地质的超前探测方面，对煤矿TBM施工提出了新的要求。

目前，针对不良地质，煤矿TBM的施工更多采用超前钻杆、瓦斯气体检测等方法进行产前探测，其探测距离有限、识别不良地质比较单一，且不能做到掘进过程中进行实时预报。为了进一步提高煤矿TBM的掘进效率和施工安全性，如何在保障安全的前提下，运用实时超前探测技术对煤矿TBM施工所遇到的不良地质进行超前感知就显得尤为重要。

授权公告号为CN212690035U的中国实用新型专利公开了一种适用于煤矿TBM超前探测瓦斯系统利用后配套拖车上搭载钻机，省去了传统矿用钻机的履带行走机构，通过钻机下部的油缸组件，实现钻机多角度调节钻孔，并通过瓦斯监测装置实现超前探测瓦斯，解决了传统煤矿TBM不会配置专用设备进行瓦斯超前探测的难题，但是该方法仅对瓦斯进行超前探测，并不能反应掌子面前方地质，且实时性差。

授权公告号为CN214225450U的中国实用新型专利公开了一种煤矿地质超前探测预警装置，该装置设置于矿道掌子面，通过支梁上的探点，可以精确探测巷道掌子面前方的地质情况，由于其安装操作较为复杂，无法满足煤矿TBM的实时预报使用。

申请公布号为CN112558178A的中国发明专利公开了一种盾构机综合地质预报方法，其中提到在盾构机上搭载激电法探测设备，对掌子面前方不良地质进行超前探测，但是该方法关于电法探测的方案较为笼统，并不能适用于煤矿TBM，存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤矿TBM电法超前地质预报系统及方法，用以解决现有技术针对煤矿TBM无法实现在掘进过程中实时预报的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

本发明的一种煤矿TBM电法超前地质预报系统的技术方案，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。