用于原始矿床地电勘探的传感器设备和方法技术

本发明专利技术涉及用于原始矿床以及定界这些矿床的邻近岩石的位置、(色层)布置和矿脉的地电勘探的传感器设备和方法，尤其是在矿床的连续开采中，具有其前表面形成传感器测量表面(53)的传感器头(51)以及至少一个电极。根据本发明专利技术，所述传感器头(51)能够与大地表面接触，以及在所述传感器测量表面(53)上布置中心电极(54)和围绕所述中心电极(54)几何上均匀分布的多个外电极(55)，所述中心电极(54)和所述外电极(55)是导电的，并且彼此电气分离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于原始矿床以及定界这些矿床的邻近岩石的位置、(色层)布置和矿脉的地电勘探的传感器设备，尤其是在矿床的连续开采中，具有其前表面形成传感器测量表面的传感器头以及至少一个电极。本专利技术也涉及用于大地中原始矿床的地电勘探的方法，尤其是在矿床的连续工作中，借助于传感器设备在大地中建立电位场，传感器设备包括其前表面形成传感器测量表面的传感器头并且具有至少一个电极。
技术介绍
在应用地球物理学领域公知通过测量电压和电流强度勘探地壳。例如，为了勘探矿床，DE 10 2007 029 782 Al公开了一种地球物理测量方法，其中结合了来自地球物理学的各种勘探方法，比如井孔地震反射技术、地震折射技术和电阻地电技术，挖掘和分析方法，以便勘探经历着风化的矿床。为了使用电阻地电技术进行勘探，钢地钉用作电极，利用它们借助于电压源以它将电流馈入土壤，以便在大地中建立电位场，例如借助于电压计测量该电位场。电位场的剖面和衰减能够用于确定接触电阻，接触电阻作为视在电导率或电阻表示土壤或土壤构造以及那里出现的物质和构造。在电阻地电技术的情况下，还需要考虑感应极化(IP效应)的物理过程，它根据存在的土壤，与施加的电位场比较，通常引起测量电位场的上升和衰减，它们以不同方式出现得较慢。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供用于地下勘探，尤其是矿床勘探的传感器设备和勘探方法， 其能够在连续工作中勘探矿床的矿脉和构造以及邻近岩石的边界矿脉，从而也间接地控制了用于矿床作业的开采设备。实现这个目标涉及的装置依靠以下事实所述传感器头能够与大地和/或矿床的表面接触，以及中心电极和围绕所述中心电极几何上均勻分布的多个外电极被布置在所述传感器测量表面上，所述中心电极和所述外电极是导电的并彼此电气分离。由于以下事实 所述传感器头仅仅与要被勘探的大地地表接触而不像用地钉的情况那样物理地穿透到土壤本身中，本专利技术的传感器设备还能够例如被用在开采机的输送装置上。同时，电极的几何上均勻分布的布置能够实现关于它们与之进行接触的地表在横向上和垂向上的地层初步勘探。自不待言，能够进行向下、向前以及同样向上的勘探，只要例如传感器头与垂直或倾斜工作面的表面或者与地下矿床的顶面进行接触。所述传感器头上的各个电极能够用于形成传感器对，借助于它们向要勘探的大地施加交流电压，并且同时能够测量在大地中产生的电流。全部馈电操作和测量都由所述传感器头的电极进行，所述电极在所述传感器头上被布置为外电极或内电极。根据优选实施例，所述传感器测量表面上的所述中心电极具有等边的前表面，及所述传感器表面上的外电极具有线性前表面，所述外电极然后被平行于中心电极的侧分支之一地分别布置。所以，所述传感器头能够被配置为使得所述中心电极形成三角形、四边形或多边形，并且提供了许多外电极，它们对应于角的数量。在替代实施例中，所述传感器测量表面上的所述中心电极被设计为点电极。当所述传感器测量表面上的所述中心电极被设计为环电极时尤其有利。在两种改进中，所述传感器测量表面上的所述外电极可被分别地设计为点电极。不过，更为有利的是，在传感器头中所述传感器测量表面上的所述外电极被设计为环形分段电极，并且在优选情况下自身为环形的所述中心电极周围环形地布置。这样的改进形成具有电极的环/环布置的传感器头。本专利技术传感器设备的主要应用领域涉及能够使用刨煤机系统或切割系统开采的矿床的勘探。在这样的开采系统的情况下，所述传感器设备能够安装在开采机的部件中， 以便在连续开采期间获得与矿床厚度和构造，以及要开采的原始物质与邻近岩石之间边界层矿脉有关的信息。在采煤中的地下矿床的情况下，大地往往被指为‘横卧’，顶部具有赁吊’而要开采的前壁作为开采前面或‘开采面’。为了在所述机器中整合，尤为有利的是所述传感器设备具有圆柱状外壳，所述传感器头被布置在其圆柱体端之一处。为了实现即使地下粗糙时也形成可靠的接触，在所述传感器测量表面上形成所述外电极的所述环形分段电极被设计为环形分段片，它们在所述传感器头的前表面上和所述传感器头的侧表面上延伸。为此，对于开采期间机器被移动的应用，所述环/环布置最适合、环/点布置中等适合而点/点布置最不适合。不仅如此，为了避免可能的不平坦，有利的是环形片形状的外电极在所述前表面到所述侧表面的过渡处配备了优选情况下为45°的斜面。由于整合传感器设备可能需要相对长的总长度，所以有利的是在这种改进中所述环形分段片后侧上的所述外电极配备了向上延伸到所述外壳的后端的接触条。不仅如此， 适宜地提供了具有台阶的所述外壳，以便所述台阶肩部能够形成压缩弹簧的支承面，所述传感器设备借助于它被持久地受压，与要扫描的土壤或矿床的表面接触。为了这个目的，所述外壳能够为多部件设计并具有包括所述台阶肩部的后部和配备了传感器头的前部，有可能通过所述台阶肩部将所述外壳部件彼此拧紧，以便获得尽可能简单的设计。此外，借助于螺栓配合，若干中心销可以在或者可分开地扣紧在所述外壳上。所述中心销也可以被整体地设计在所述外壳上。所述环的半径和所述环的宽度等，在电极的环/环布置情况下是决定性的。所述外环的半径越大，勘探深度就越深。一到两倍所述外环直径是所述勘探深度的指导幅度。所述传感器设备本质上由两个环组成，外环包括多个外电极，以便在电极对将电位场引入要勘探的大地的每种情况下至少形成两个相邻的外电极。从所述外电极到中心轴形成的半径与从所述内电极到所述中心轴形成的半径之间的半径比，优选情况下大约为3/1。不仅如此，所述外电极优选情况下形成环直径至少为60mm的环。所述外环电极在半径方向能够具有的宽度近似为所述外电极形成的半径的1/10，并且/或者两个外电极之间充填着绝缘物质的间隔优选情况下至少为2mm。当所述传感器测量表面上的所述外电极由钢组成时，在移动开采机上使用所述传感器设备尤为有利。不仅如此，所述传感器表面上所述外电极与所述中心电极之间的空隙应当被填充着优选耐磨绝缘物质，比如改良塑料，尤其是纤维增强的热塑性塑料，使得阻止所述传感器表面与要被扫描的大地进行接触的任何物体都无法停留在所述传感器表面上。在特别优选的改进的情况下，所述传感器设备能够用在地下开采机，尤其在地下开采机的凹槽元件上。这里，优选情况下，所述传感器设备能够插入在所述凹槽元件上向下开放的柱状切口中，并且在安装位置，在适当时逆着压缩弹簧的恢复力在所述切口中移动。 作为替代，所述传感器头可以布置在枢轴臂上，它可枢轴旋转地被支撑在所述凹槽元件的下侧上。至于其方法，实现以上目标依靠以下事实所述传感器头能够与大地表面接触， 以及在所述传感器测量表面上具有中心电极和被布置为围绕所述中心电极几何上均勻分布的多个外电极，所述中心电极和所述外电极是导电的，彼此电气分离，并且形成若干电极对，借助于它们建立电位场并测量所产生的电流。适宜的控制和测量设备能够用于相继地耦接所有所述电极以形成若干电极对，并且建立连续的电位场并进行测量。通过在所述土壤处电极对的电极之间施加电压和/或注入电流作为电位场，以及通过测量所产生的电压和电流分布图，能够确定所述土壤中所述物质的比电阻。在固定传感器头的情况下和例如传感器头连同所述开采机也被动地移动的情况下，都能够进行所述测量。优选情况下，进行根据所述要勘探的大地而产生的所述电流的测量时，借本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·阿勒，S·保利，T·科普，
申请(专利权)人：布西鲁斯欧洲有限公司，
类型：发明
国别省市：