矿用高分辨电法监测系统设计

摘要

电阻率法是煤矿水害潜在风险判别、监测和预警的重要手段,也是矿井地质信息透明化的重要数据来源。进行井下电法监测时,单一的单巷电剖面法或双巷电透视法对富水区定位精度不高。此外,由于大规模电气设备产生的电磁干扰越来越强,传统的电法监测设备难以取得有效数据。针对上述问题,设计了一种矿用高分辨电法监测系统,该系统可在采动过程中实时进行单巷电部面法及双巷电透视法数据的自动采集,并利用2种观测数据进行约束反演成像,提升了低阻异常体的成像分辨率。设计了二级放大及工频滤波电路,在进行电剖面和电透视数据采集时配置不同的采样时序、采样频率及数字滤波器,以抑制大规模电气设备对电法响应信号的干扰。性能测试结果表明,矿用高分辨电法监测系统可在噪声环境下有效分辨1μV目标信号,在电透视模式和电剖面模式下,工频抑制比分别不低于35dB和80dB。水槽物理模拟试验结果表明,该系统可有效分辨在工作面倾向约为300m时底板下60m处大小约为10m²的低阻异常体。测试和试验结果验证了该系统具有较强的工频干扰和随机干扰抑制能力,能够在煤矿有限的观测空间和强干扰条件下获得可靠有效的数据,提高了反演结果中异常体的成像分辨率。