Сенсорний пристрій і спосіб електророзвідування покладів мінеральної сировини

Реферат: Винахід стосується сенсорного пристрою і способу геоелектричного дослідження місцеположення, (стратиграфічного) розбиття і простягання покладів мінеральної сировини і суміжних гірських порід, що оконтурюють дані поклади, зокрема при безперервній розробці покладів мінеральної сировини, що має сенсорну головку (51), торцева поверхня якої утворює сенсорну вимірювальну поверхню (53) і щонайменше один електрод. Згідно з винаходом, сенсорна головка (51) може встановлювати контакт з поверхнею геологічного середовища і центральний електрод (54), і множина зовнішніх електродів (55) розставлені геометрично одноманітно навколо центрального електрода (54), розташовуються на сенсорній вимірювальній поверхні (53), причому центральний електрод (54) і зовнішні електроди (55) є електропровідними і електрично ізольованими один від одного. UA 108621 C2 (12) UA 108621 C2 UA 108621 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до сенсорного пристрою для геоелектричного дослідження місцерозташування, (стратиграфічного) розбиття і простягання покладів мінеральної сировини і суміжних порід, що оконтурюють дані поклади, зокрема, при безперервній розробці покладів мінеральної сировини, що має сенсорну головку, торцева поверхня якої утворює сенсорну вимірювальну поверхню і щонайменше один електрод. Винахід також стосується способу геоелектричного дослідження покладів мінеральної сировини в геологічному середовищі, зокрема, при безперервній розробці покладів мінеральної сировини, з розвитком поля потенціалу в геологічному середовищі за допомогою сенсорного пристрою, що містить сенсорну головку, торцева поверхня якої утворює сенсорну вимірювальну поверхню, і який має щонайменше один електрод. В галузі прикладної геофізики відомі дослідження земної кори за допомогою вимірювання електричної напруги і амперажу. Наприклад, для цілей розвідування покладів мінеральної сировини документ DE 10 2007 029 782 А1 розкриває геофізичний вимірювальний спосіб, в якому комбінують різні способи геофізичного розвідування, такі як з використанням технології сейсмічної відображеної хвилі, сейсмічної заломленої хвилі і геоелектричного опору, стовбурів свердловин, викопування шурфів і аналітичного підходу для розвідування мінерального покладу, що піддається вивітрюванню. Для цілей розвідування з використанням геоелектричного опору сталеві загострені стрижні в геологічному середовищі використовують як електроди, по яких струм подається в ґрунт від джерела напруги для розвитку полів потенціалу геологічного середовища, які, наприклад, вимірюють за допомогою вольтметра. Профіль і загасання полів потенціалу можна використовувати для визначення контактного опору, який, як уявна питома провідність або опір, дає представлення про підошву виробки або структуру підошви виробки і матеріалах і структурах, що знаходяться в ній. Для варіанта технології з використанням геоелектричного опору також необхідно враховувати фізичні процеси викликаної поляризації (ефекти ВП), які, як функція присутньої підошви виробки, переважно ведуть до зростання і загасання полів потенціалу, вимірювання яких виконують, в порівнянні з прикладеними полями потенціалу, виникаючими повільніше, різними шляхами. Також, наприклад, документ US 4412180 А розкриває метод і пристрій для виміру електричного опору геологічних формацій. Зонд може включати тіло, що містить дві і більше групи електродів, розташованих навколо центрального електроду. Крім того, в документі GB 1346503 А і US 5036283А розкритий пристрій для дослідження товщ порід. Задачею винаходу є створення сенсорного пристрою і способу геоелектричного дослідження геологічного середовища, зокрема, геоелектричного дослідження покладів мінеральної сировини, що забезпечує розвідування простягання і структури покладів мінеральної сировини а також оконтурювання простягання суміжної гірської породи при безперервній розробці і, отже, також, посередній контроль виїмкового пристрою, що використовується в розробці покладу мінеральної сировини. Цю задачу вирішують, застосовуючи сенсорний пристрій по пункту 1, виконаний з можливістю введення в контакт сенсорної головки з поверхнею геологічного середовища і/або поклади мінеральної сировини, з центральним електродом і множиною зовнішніх електродів, розставлених геометрично одноманітно навколо центрального електрода, розташованих на сенсорній вимірювальній поверхні, причому, центрального електрода і зовнішніх електродів, що є електропровідними і електрично ізольованими один від одного. Завдяки тому, що сенсорна головка входить в контакт з поверхнею геологічного середовища, що підлягає дослідженню, без фізичного проникнення в саму підошву виробки, як у разі забивання стрижнів електродів в геологічне середовище, сенсорний пристрій винаходу можна, наприклад, також використовувати на транспортерах виїмкових машин. У той же час, розташування електродів з геометрично одноманітним розставлянням забезпечує попереднє дослідження шарів геологічного середовища убік і перпендикулярно відносно поверхні геологічного середовища, з якою встановлюють контакт. Очевидно, що дослідження можна виконувати в напрямку вниз, уперед і також вгору, забезпечуючи, наприклад, встановлення контакту з поверхнею перпендикулярного або похилого фронту очисного забою, або з покрівлею підземного покладу мінеральної сировини. Індивідуальні електроди на сенсорній головці можна використовувати для утворення пар сенсорів, за допомогою яких змінну напругу прикладають до геологічного середовища, що підлягає дослідженню, і одночасно в геологічному середовищі можна вимірювати одержаний струм. Всі роботи подачі напруги і вимірювань виконують за допомогою електродів сенсорної головки, на якій електроди розташовані у вигляді зовнішніх електродів або внутрішніх електродів. 1 UA 108621 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Згідно з переважним варіантом здійснення, центральний електрод на сенсорній вимірювальній поверхні має рівносторонню передню поверхню, і зовнішні електроди на сенсорній поверхні мають лінійну передню поверхню, зовнішні електроди, відповідно, розташовані паралельно одному з бічних стояків центрального електрода. Сенсорна головка може, при цьому, мати таку конфігурацію, що центральний електрод утворює трикутник, чотирикутник або багатокутник і утворене число зовнішніх електродів відповідає числу кутів. В альтернативному варіанті здійснення центральний електрод на сенсорній вимірювальній поверхні конструктивно виконаний, як точковий електрод. Зокрема, переважно, коли центральний електрод на сенсорній вимірювальній поверхні конструктивно виконаний, як кільцевий електрод. В обох випадках, зовнішні електроди на сенсорній вимірювальній поверхні можуть бути, відповідно, конструктивно виконані, як точкові електроди. Разом з тим, більш переважною є сенсорна головка, в якій зовнішні електроди на сенсорній вимірювальній поверхні конструктивно виконані, як електроди у вигляді сегментів кільця і розташовані по кільцю навколо центрального електрода, що переважно сам є кільцевим. При такій деталізації утворюється сенсорна головка з пристроєм електродів у вигляді кільця в кільці. Основна галузь застосування сенсорного пристрою винаходу стосується дослідження покладів мінеральної сировини, які можуть розроблятися з використанням стругових систем або різальних систем. У варіанті таких систем розробки сенсорний пристрій може бути встановлений в частинах виїмкової машини для одержання інформації під час безперервної розробки, що стосується товщини і структури покладу мінеральної сировини, а також простягання оконтурюючого шару між сировинним матеріалом, що підлягає розробці, і суміжною гірською породою. У варіанті підземних покладів мінеральної сировини у видобування вугілля, підошву виробки часто називають залягаючою, покрівлю називають нависаючою і лобову стіну, що підлягає розробці, називають фронтом робіт або стіною виробкової частини. Для мети вбудовування в машину, зокрема, переважно, коли сенсорний пристрій має циліндричний кожух, на одному з кінців якого розташована сенсорна головка. Для встановлення надійного контакту навіть коли підземна поверхня нерівна, електроди в формі сегментів кільця, які утворюють зовнішні електроди на сенсорній вимірювальній поверхні конструктивно виконані, як перемички у вигляді сегментів кільця, що проходять по передній поверхні сенсорної головки і по бічній поверхні сенсорної головки. По даній причині, пристрій у вигляді кільця в кільці підходить найкраще, пристрій у вигляді точки в кільці підходить задовільно і пристрій у вигляді точки в кільці погано підходить для варіантів застосування в машині, що переміщується під час розробки. Для запобігання впливу можливих нерівностей, крім того, переважно, коли зовнішні електроди у вигляді кільцевих перемичок забезпечені на переході передньої поверхні в бічну поверхню фаскою, переважно, під кутом 45°. Оскільки відносно велика загальна довжина може бути необхідна для вбудовування сенсорного пристрою, переважно, коли в даній деталізації зовнішній електрод (електроди) на задній стороні перемички у вигляді сегмента кільця забезпечені контактною вставкою, що проходить до заднього кінця корпусу. Крім того, доцільно забезпечувати кожух виступом, таким, що заплечик виступу може утворювати опорну поверхню для працюючої на стиснення пружини, за допомогою якої сенсорний пристрій постійно притискається в контакт з поверхнею підошви виробки або поклади мінеральної сировини, що підлягає скануванню. Для даної мети, кожух може мати конструктивне виконання з декількох частин і мати задню частину, що містить заплечик виступу, і передню частину, забезпечену сенсорною головкою, при цьому, можливе з'єднання частин кожуха один з одним болтами, що проходять через заплечик виступу для одержання можливо простішого конструктивного виконання. Крім того, центруючу шпонку (шпонки) можна знімно кріпити на кожусі за допомогою болтового кріплення. Центруючу шпонку (шпонки) можуть також мати конструкцію інтегральну з кожухом. Радіуси кілець і ширина кілець, крім іншого, є такими, що вирішують у варіанті пристрою електродів у вигляді кільця в кільці. Чим більший радіус зовнішнього кільця, тим більша глибина дослідження. Глибина дослідження становить від одного до двох діаметрів зовнішнього кільця. Сенсорний пристрій, по суті, складений з двох кілець, зовнішнього кільця, що містить множину зовнішніх електродів щонайменше для утворення двома суміжними зовнішніми електродами в кожному варіанті пари електродів для введення поля потенціалу в геологічне середовище, що підлягає дослідженню. Співвідношення між радіусом зовнішніх електродів, побудованим від центральної осі, і радіусом внутрішнього електрода, побудованим від центральної осі переважно становить приблизно 3/1. Крім того, зовнішні електроди переважно утворюють кільце з діаметром щонайменше 60 мм. Зовнішнє кільце електродів може мати ширину в радіальному напрямку, що дорівнює приблизно 1/10 радіусу зовнішніх електродів, і/або рознесення між 2 UA 108621 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 двома зовнішніми електродами, заповнений електроізоляційним матеріалом, становить, переважно щонайменше 2 мм. Особливо переважним для використання є сенсорний пристрій на виїмкових машинах, що переміщуються із зовнішніми електродами на сенсорній вимірювальній поверхні, виконаними зі сталі. Крім того, простір між зовнішніми електродами і центральним електродом на сенсорній поверхні повинен бути заповнений переважно зносостійким електроізоляційним матеріалом, таким як модифікований пластик, зокрема армований волокном термопласт, так що ніякі тіла, що перешкоджають встановленню контакту сенсорною поверхнею з геологічним середовищем, що підлягає скануванню, не можуть ставати на сенсорну поверхню. У варіанті особливо переважного деталювання сенсорний пристрій можна використовувати на елементі риштака підземної виїмкової машини, зокрема, підземної вугледобувної машини. Тут сенсорний пристрій можна переважно вставляти у відкритий знизу циліндричний виріз на елементі риштака і, у встановленому положенні він може переміщуватися у вирізі, якщо необхідно, проти повертаючої сили працюючої на стиснення пружини. Альтернативно, сенсорна головка може бути встановлена на поворотному важелі, закріпленому в поворотному шарнірі на нижній стороні елемента риштака. Додатково, згадане вище завдання вирішується шляхом застосування способу за пунктом 11, в якому сенсорна головка може входити в контакт з поверхнею геологічного середовища і має на сенсорній вимірювальній поверхні центральний електрод і множину зовнішніх електродів, розташовані розставленими геометрично одноманітно навколо центрального електрода, причому, центральний електрод і зовнішні електроди, є електропровідними, електрично ізольованими один від одного, і утворюють пари електродів, за допомогою яких збільшують поле потенціалу і вимірюють одержаний струм. Придатний контрольновимірювальний пристрій можна використовувати для з'єднання всіх електродів одного за одним для утворення пар електродів, і розвитку послідовно полів потенціалу і проведення вимірювань. Питомий опір матеріалу в підошві виробки можна визначити за допомогою прикладання напруги і/або інжектування струму між електродами пари електродів на підошві виробки, як полів потенціалу і за допомогою вимірювання напруги і одержаних профілів струму. Вимірювання можна провести як у варіанті з нерухомою сенсорною головкою, так і у варіанті сенсорної головки, яка, наприклад, пасивно переміщується разом з виїмковою машиною. Вимірювання одержаного струму, як функції геологічного середовища, що підлягає дослідженню, переважно виконують за допомогою електродів пари електродів, які, при цьому розвивають поле потенціалу. Разом з тим, вимірювання можна також виконувати за допомогою електродів пари електродів, які, при цьому не розвивають поле потенціалу, або будь-яких інших необхідних пар електродів тієї ж сенсорної головки. Крім того, електрохімічні процеси утворюють викликану поляризацію або поляризаційний ефект, зумовлений, наприклад, з одного боку, різницею в іонній провідності каменю і електронній провідності металевих частинок каменю і, з іншого боку, просторово залежною рухливістю іонів, основаною на зміні розміру пор в камені. Для зростання поляризації необхідна електрична робота. Вказане може бути виміряне при ввімкненні напруги для розвитку полів потенціалу. Якщо напруга вимкнена, цим вивільняють роботу, збережену в геологічному середовищі в формі електричної енергії, що можна побачити, в свою чергу, в профілі напруги. Під час переміщування сенсорної головки вздовж поверхні геологічного середовища можливе вимірювання змін в контактному опорі між електродами однієї пари електродів. З цією метою також можливе замикання накоротко індивідуальних електродів для утворення загального електрода або великого електрода, і утворення вимірювальної пари електродів разом з додатковим замкненим накоротко електродом, якщо прийнятно, також як великий електрод, тієї ж сенсорної головки, що і протиелектрод, для створення можливо більшої поверхні встановлення контакту з геологічним середовищем для вимірювальних електродів і поверхні геологічного середовища, що підлягає скануванню. Зміни в контактному опорі можуть бути результатом переміщення сенсорних головок по поверхні геологічного середовища, що підлягає скануванню. Амплітуда і частота даних флуктуацій опору є функцією властивостей поверхні матеріалу. Спосіб може бути застосований тільки у разі динамічних процесів. Особливо переважним у варіанті способу винаходу є випадок, коли еквівалентний опір між всіма парами електродів сенсорної головки вимірюють для дослідження питомого опору матеріалу в геологічному середовищі або в покладі мінеральної сировини перед сенсорною головкою, що знаходиться в контакті з поверхнею геологічного середовища. Поля потенціалу або контактний опір переважно визначають без проникнення сенсорної головки в геологічне середовище. Сенсорний пристрій, такий як описано додатково вище, використовують, зокрема, для виконання способу. 3 UA 108621 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Додаткові переваги і деталі сенсорного пристрою винаходу і способу розвідування дані в наступному описі схем прикладів варіантів здійснення, показаних на кресленнях конструкції сенсорного пристрою і вбудовування сенсорного пристрою в риштаки виїмкової машини. На кресленнях показано наступне. На Фіг. 1 показана в ізометрії схема сенсора з сенсорною головкою з розташуванням електродів у вигляді точки і кільця для досліджень згідно з першим прикладом варіанта здійснення. На Фіг. 2 показаний детальний вигляд сенсорної головки сенсора Фіг. 1. На Фіг. 3 показана схема еквівалентного ланцюга з еквівалентними опорами і електричними напругами для варіанта розташування електродів на сенсорній головці згідно з Фіг. 1 і 2. На Фіг. 4 показаний сенсор Фіг. 1 в розібраному вигляді. На Фіг. 5 показаний вигляд зверху сенсорної головки згідно з другим прикладом варіанта здійснення розташуванням електродів у вигляді кільця в кільці. На Фіг. 6 показаний схематичний сильно спрощений вигляд перерізу з вбудовуванням сенсорного пристрою в лоток риштака згідно з першим альтернативним варіантом здійснення. На Фіг. 7 показаний схематичний сильно спрощений вигляд перерізу з вбудовуванням сенсорного пристрою в лоток риштака згідно з другим альтернативним варіантом здійснення. Зразок сенсорного пристрою згідно з першим прикладом варіанта здійснення, позначеним загалом позицією 10, показаний на Фіг. 1-3 дуже схематично і спрощено, все, що показано, є сенсорним пристроєм без джерел напруги, кабелів і керуючого комп'ютера. Сенсорний пристрій 10 або сенсор забезпечений сенсорною головкою 1 на одному кінці циліндричного кожуха 2. Сенсорна головка 1 має сенсорну вимірювальну поверхню 3 по центру якої розташований центральний точковий електрод 4, навколо якого розставлені з рівними інтервалами три однакових зовнішніх електроди 5, відповідно, що складаються на сенсорній вимірювальній поверхні 3 з перемичок 6 у вигляді сегментів кільця. Сенсорна головка 1, таким чином, має центральний електрод 4 і три зовнішніх електроди 5, з розташуванням у вигляді точки в кільці. Сенсорний пристрій 10 разом з сенсорною головкою 1 конструктивно виконані з можливістю підтримування в постійному контакті з поверхнею геологічного середовища (не показано) покладу мінеральної сировини. Дане переважно можна одержати за допомогою працюючої на стиснення пружини (не показано), яка може спиратися на заплечик 7 виступу 8 між передньою частиною 9 і задньою частиною 11, по суті циліндричного кожуха 2. Працюючу на стиснення пружину (не показана) можна потім використовувати для переднапруги сенсорного пристрою 10 в осьовому напрямку, для досягнення мети, що полягає в тому, щоб, як описано нижче, сенсорна головка 3 постійно виступала за поверхню на виїмковій машині і постійно впиралася в поверхню геологічного середовища. Залежно від ходу розробки покладу мінеральної сировини, геологічне середовище може тут бути шаром геологічного середовища, що ще не містить корисних копалин, шаром геологічного середовища, що складається тільки з корисних копалин, або граничним шаром, який складається або з прилеглої породи, що не підлягає додатковій розробці, або шаром корисних копалин, що підлягає можливо точнішій розробці. Як чітко показано, зокрема на Фіг. 2, на якій циліндричний кожух в передній частині 9 виключений, з метою використання сенсорного пристрою 10 в частинах конструкції виїмкових машин, перемички 6 у вигляді сегментів кільця зовнішніх електродів 5 проходять на сенсорній головці 1 по-перше, з торцевою перемичкою 6' на сенсорній вимірювальній поверхні 3 і, подругих, також з бічною перемичкою 6" на бічній поверхні сенсорної головки 1, позначеній загалом позицією 1'. Торцева перемичка 6' і бічна перемичка 6" переважно інтегрально з'єднані тут одна з одною, і між ними виконана коса фаска 12 під кутом, що переважно становить 45°, для переходу між бічною полицею 6" і торцевою полицею 6' перемички 6 у вигляді сегмента кільця кожного зовнішнього електрода 5. Фаска 12 може забезпечувати те, що до величини зміщення паралельно поверхні геологічного середовища, на яку вона спирається, сенсорна головка 1 може автоматично підійматися при ударі об перешкоди і може зміщуватися з протидією повертаючій силі пружини, працюючій на стиснення (не показано), не вимагаючи вживання додаткових заходів для підйому сенсорного пристрою. На Фіг. 1 і 2 досить чітко показано, що три електропровідні зовнішні електроди 5 і електропровідний центральний електрод 4 електрично відділені один від одного електроізоляційним проміжним матеріалом для утворення, залежно від схеми вимірювання, в кожному варіанті двох суміжно розташованих зовнішніх електродів 5, і/або в кожному варіанті пари в складі центрального електрода 4 і одного із зовнішніх електродів 5, пар електродів, до яких можливе прикладання поля потенціалу, такого як напруга, наприклад, за допомогою джерела живлення (не показане) для визначення уявного питомого опору r в геологічному середовищі, такого як, зокрема, в так званій підошві виробки підземного вугільного пласта. На 4 UA 108621 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Фіг. 3 показано за допомогою схеми еквівалентного ланцюга, як уявний питомий опір r матеріалу в геологічному середовищі або в покладі мінеральної сировини можна визначити, використовуючи внутрішній і зовнішні електроди 4, 5. На Фіг. 3 на схемі еквівалентного ланцюга показані еквівалентні опори і електричні напруги для розташування електродів у вигляді внутрішнього електрода 4 і трьох зовнішніх електродів 5 на сенсорній головці 1 згідно з Фіг. 1 і 2. Для визначення уявного питомого опору r матеріалу в геологічному середовищі або покладі мінеральної сировини, наприклад, в підошві виробки вугільного пласта, еквівалентний опір Re вимірюють між всіма парами електродів, які можуть бути утворені внутрішнім електродом 4 і зовнішніми електродами 5. Еквівалентний опір є рядом створених ланцюгом контактних опорів Rc електродів відносно підошви виробки, і уявного питомого опору rs підошви виробки: Re=Rc+rs*k. Як показано в символічній формі індивідуальними напругами U 12, U23, U13, змінна напруга U прикладається до двох електродів від джерела напруги (не показане). Як показано в символічній формі, зі струмів I12, I13, I23, I14, I42, I34 залежно від електричного опору одержують струм І, і вимірюють вимірювальним пристроєм (не показаний). Еквівалентний опір може бутиобчислений з використанням формули Re=U/I. Дане вимірювання проводять в кожному варіанті для всіх пар електродів. Внаслідок геометрично симетричного розташування електродів 4, 5, можна передбачити, що: Re12=Re13=Re23 і Re14=Re34=Re42. Отже: Rc1+Rc2+rs*k=Rc1+Rc3+rs*k=Rc3+Rc2+rs*k і Rc1+Rc4+rs*k=Rc2+Rc4+rs*k=Rc3+Rc4+rs*k. Індивідуальні опори можна визначити, вирішивши систему рівнянь. Наступні способи вимірювань можна потім використовувати для визначення типу матеріалу: Питомий опір rs матеріалу, або уявний питомий опір суміші матеріалів, наприклад, мінералу і суміжної породи визначають за допомогою прикладання змінної напруги U і інжектування струму І між парами електродів, утвореними центральним електродом 4 і зовнішніми електродами 5, і вимірювання даних величин. Вимірювання можна провести як при нерухомому положенні сенсора, так і за умови переміщення сенсорних пристроїв, і вимірювання можна виконувати, наприклад, через центральний електрод 4 або ж додатковий вимірювальний електрод. Контактний опір, як опорну змінну для властивостей поверхні геологічного середовища, що знаходиться в контакті з сенсорною головкою, або типу її матеріалу можна також вивести при переміщеннях сенсорного пристрою, наприклад, при переміщеннях працюючої машини по ходу розробки. Переміщення сенсорного пристрою або сенсорної головки паралельно поверхні шару геологічного середовища приводить до змін контактного опору. Амплітуда і частота даних флуктуацій опору є функцією властивостей поверхні матеріалу, оскільки вони характеризують конкретні властивості поверхні і/або типи матеріалу. Нарешті, можна також використовувати викликану поляризацію, як у варіантах переміщень сенсорного пристрою, так і нерухомих сенсорних пристроїв. Поляризаційний ефект має електрохімічну природу. Він є результатом, з одного боку, різниці в іонній провідності каменю і електронній провідності металевих частинок каменю і, з іншого боку, просторово залежної рухливості іонів, зумовленого зміною розміру пор в камені. Електрична робота, таким чином, потрібна для одержання можливості розвитку поляризації. Таку роботу можна виміряти, приклавши напругу U між парою зовнішніх електродів 5 і/або парою із зовнішнього і внутрішнього електродів 5, 4. Якщо напругу відключити, робота, накопичена в геологічному середовищі, вивільняється в формі електричної енергії, і це можна бачити, в свою чергу, на профілі виміряної напруги. На Фіг. 4 ще раз показаний, тепер в розібраному вигляді, зразок переважного варіанта здійснення сенсорного пристрою 10 для установки в риштаках конвеєра у виїмковій машині. Для забезпечення подачі напруги або з'єднання електронної вимірювальної системи із зовнішніми електродами 5 і центральними електродами 4 центральний електрод 4 містить електродний стрижень 14, встановлений на центральній осі Μ і що має потовщену електродну головку 15, а індивідуальні зовнішні електроди 5 утворюють подовжені оболонки у вигляді сегментів, в такому варіанті є з кожною з перемичкою 6 у вигляді сегмента кільця позаду в кожному випадку інтегрально з'єднана подовжена контактна вставка 16, яка, якщо прийнятно, маючи додатковий 5 UA 108621 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 виступ для установки через рівень, проходить до заднього кінця кожуха, утвореного передньою частиною 9 і задньою частиною 11. Контакт між внутрішнім електродом 4 і зовнішніми електродами 5 може потім бути виконаний із заднього кінця кожуха 2, тобто в захищеній зоні. Установка зовнішніх електродів 5, які тут мають форму оболонок у вигляді сегментів, виконані за допомогою утримуючих штифтів 17, на які можуть бути встановлені контактні вставки 16. Загалом, сенсорний пристрій 10 містить внутрішній корпус 18, переважно виконаний з електроізоляційного пластикового матеріалу, такого, зокрема, як термопласт, який може бути армований пластиковими волокнами. Передня частина 9 кожуха 2 насувається зверху на контактні вставки 16 так, що в змонтованому стані, як показано Фіг. 1 як приклад, тільки передні, виступаючі убік кільцеві перемички 6 зовнішніх електродів 5 є відкритими впливу на сенсорній вимірювальній поверхні 3. Простір між кільцевими перемичками 6 суміжних зовнішніх електродів 5 заповнений тут радіальними перемичками, переважно сконструйованими інтегрально на внутрішньому корпусі 18, зокрема на секції внутрішнього корпусу 18, утворюючій вимірювальну поверхню 3. В показаному прикладі варіанта здійснення передня частина 9 і задня частина 11 скріплені одна з одною за допомогою болтів, які не показані. Центруючі шпонки 20 можна кріпити одночасно на кожух 2 сенсорного пристрою 10 за допомогою болтового кріплення. Центруючі шпонки 20 можуть не тільки здійснювати точне місцеположення сенсорного пристрою 10 в кріпленнях на виїмковій машині, але також можуть утворювати зупиняючий упор, до якого може переміщуватися сенсорна головка, працюючою на стиснення пружиною з несучої частини виїмкової машини. На Фіг. 5 показана дуже спрощена схема вимірювальної поверхні 53 сенсорної головки 51 сенсорного пристрою 50 згідно з другим прикладом варіанта здійснення. Як і в першому прикладі варіанта здійснення, зовнішні електроди 55 тут також реалізовані у вигляді перемичок 56 у вигляді сегментів кільця, які переважно проходять по бічній поверхні сенсорної головки 51 і по сенсорній вимірювальній поверхні 53, і в даному варіанті, в свою чергу, виконана фаска, як описано додатково вище, між сенсорною вимірювальною поверхнею 53 і бічною поверхнею. На відміну від попереднього прикладу варіанта здійснення, разом з тим, тут внутрішній електрод 54 на сенсорній вимірювальній поверхні 53 являє собою кільце. Отже, пристрій електродів 54, 55 у вигляді кільця в кільці здійснене у варіанті сенсорного пристрою 5. Перемички 56 в формі сегментів кільця зовнішніх електродів 55 утворюють кільце з діаметром R навколо центральної осі М, і внутрішній електрод 54 утворить кільце з діаметром r. Такий пристрій у вигляді кільця в кільці утворює особливо переважне геометричне розставляння внутрішніх і зовнішніх електродів 54, 56 для дослідження геологічного середовища, в якій тільки сенсорна вимірювальна поверхня 53 сенсорної головки 51 входить в контакт з поверхнею геологічного середовища. Зокрема, глибину дослідження можна визначити приблизно за допомогою сенсорної вимірювальної головки 51 через радіус R зовнішніх електродів 56, оскільки глибина дослідження становить приблизно один-два діаметри із зовнішнім радіусом R, тобто близько 2R-4R. Оптимальне співвідношення радіусів r до R, тобто радіуса r внутрішнього кільця до радіуса R зовнішнього кільця становить приблизно 1/3. Товщина стінки індивідуальних кілець повинна становити приблизно 1/10 діаметра кільця, утвореного зовнішніми електродами 55, тобто близько R/5, що зокрема переважно, коли діаметр 2R кільця, утвореного зовнішніми електродами 55, не менший близько 60 мм. Індивідуальні кільцеві перемички 56 зовнішніх електродів 55 тут повинні мати рознос, що становить щонайменше 2 мм і, в свою чергу, як описано додатково вище, бути заповненими електроізоляційним матеріалом таким, наприклад, як термопласт. Напругу можну прикладати між індивідуальними електродами 54, 55, завдяки наявності електроізоляційного матеріалу. Очевидно, що, з цією метою індивідуальні електроди 54, 55 повинні бути електропровідними, при цьому, як описано додатково вище, вони підходять для подачі напруги від задньої сторони сенсорного пристрою, і/або можуть використовуватися, як вимірювальні електроди. Пластик, що використовуються для електроізоляції на вимірювальній поверхні 53, повинні переважно мати стійкість до зносу. Це можна одержати, наприклад, застосовуючи волокна в з'єднанні з відповідним модифікованим термопластом. Глибина дослідження за допомогою сенсорних пристроїв 10 або 50 має співвідношення 1/11/2 з діаметром електрода. Можливе одержання максимальної глибини дослідження близько 120 мм у варіанті сенсорного пристрою із зовнішніми електродами, утворюючими сенсорну головку діаметром 60 мм. Дозвіл сенсора є функцією глибини дослідження. Відношення становить близько 1/10. На глибині дослідження 120 мм, тому можливе виявлення профілів шарів в родовищі корисних копалин з точністю 12 мм. Струми і напруги вимірювань, що подаються в сенсорний пристрій винаходу, можна підтримувати низькими; потужність, необхідна для розвитку зовнішніх полів потенціалу, може переважно залишатися значно нижчою 2 Вт і, при цьому, також відповідати вимогам для вибухобезпеки. 6 UA 108621 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 На Фіг. 6 як приклад дуже спрощено показана схема риштака 190, такого який можна використовувати, наприклад, як транспортуючий риштак з вбудованою доріжкою 160 для машини на ланцюговому конвеєрі підземного струга. Виїмкова машина, така, наприклад, як вугільний струг може спиратися на доріжку 160 машини. У показаному прикладі варіанта здійснення, виконаний в риштаку 190 як можна ближче за доріжкою 160 машини, тобто відносно близько до фронту робіт, виріз 165, в якому може бути встановлений сенсорний пристрій 10, описаний вище і показаний на Фіг. 1-3. На Фіг. 6 позиція 170 показує поверхню геологічного середовища, що підлягає дослідженню, таку як, зокрема, поверхня покладу мінеральної сировини, яка показана тут з сильною складчастістю. Навіть у варіанті складчастого профілю, вважається за можливе використання сенсорного пристрою 10 для входу в контакт з поверхнею 170 геологічного середовища, оскільки вимірювальна поверхня 3 сенсора на сенсорній головці 1 виступає, відповідно, далеко за низ доріжки 160 для машини. На Фіг. 6 також знову показана фаска 12 на сенсорній головці 1, що проходить по її окружності. Як додаткова міра захисту, є можливим пристрій тут під доріжкою 160 для машини щонайменше в напрямку А переміщення виїмкової машини, скреперної кромки 180, що захищає сенсорну головку 1 від пошкодження виступами або кромками в шарі геологічного середовища за допомогою їх зрізання, якщо прийнятно. На Фіг. 7 тільки схематично показаний альтернативний приклад варіанта здійснення сенсорного пристрою 210, що є, загалом, плоским, і розташованого на нижній стороні риштака 290, знову тільки вказаного, з доріжкою 260 для машини. Сенсорний пристрій 210 може тут бути встановлений на поворотному шарнірі знизу від доріжки 260 для машини на поворотному важелі 285 і поворотному шарнірі з можливістю, як правило, спиратися в будь-який час на поверхню 270, поклади мінеральної сировини під дією сили тяжіння. Оскільки виступаючі сенсорні частини відсутні, відсутній ризик зрізання сенсорної головки. Наведений вище опис дає фахівцеві в даній галузі техніки можливість для ряду модифікацій, що стосуються об'єму захисту залежних пунктів формули винаходу. Сенсори і/або сенсорні пристрої для вбудовування в частині машини, зокрема риштаки, в основному для підземної розробки вугільних пластів як поклади корисних копалин, показані у всіх прикладах варіантів здійснення. Форма кожуха, тому, в основному виконана з можливістю встановлення сенсорних пристроїв в циліндричних приймальних гніздах. В інших варіантах застосування для розвідування геологічного середовища форма корпусу може суттєво відрізнятися і бути квадратною, прямокутною, круглою, плоскою і т. д. по конструктивному виконанню. У прикладах варіантів здійснення, відповідно, показані круглі сенсорні головки. Дану форму, також, можна модифікувати, і задавати режим функціонування для пристрою з двома квадратними або трикутними електродами, або з квадратним або трикутним внутрішнім електродом і лінійними зовнішніми електродами. Характеристики розносу/опору повинні залишатися незмінними і повинні просто зсуватися. Крім того, в прикладах варіантів здійснення виключно показані сенсорні головки з електродами, розставленими одноманітно і/або симетрично, оскільки у варіанті одноманітного геометричного розставляння електродів відповідні одноманітно розташовані пари електродів дають результаті суттєве спрощення складних схем визначення і уточнення уявного опору. Разом з тим, також можливе не одноманітне розташування електродів, в такому варіанті необхідно враховувати різні розноси між парами електродів. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 45 50 55 1. Сенсорний пристрій для геоелектричного дослідження покладів мінеральної сировини, зокрема при безперервній розробці покладів мінеральної сировини, що містить сенсорну головку (1; 51), торцева поверхня якої утворює сенсорну вимірювальну поверхню (3; 53), при цьому сенсорна головка (1; 51) виконана з можливістю входу в контакт з поверхнею геологічного середовища; центральний електрод (4; 54), розміщений на сенсорній вимірювальній поверхні (3; 53), і безліч зовнішніх електродів (5; 55), розташованих геометрично однаково навколо центрального електрода (4; 54) на сенсорній вимірювальній поверхні (3; 53), при цьому зовнішні електроди (5; 55) конструктивно виконані як електроди у вигляді сегментів кільця і розташовані по кільцю навколо центрального електрода (4; 54), в якому центральний електрод (4; 54) і зовнішні електроди (5; 55) є електропровідними і електрично ізольованими один від одного, і утворюють пари (4, 5; 5, 5; 54, 55; 55, 55) електродів, за допомогою яких розвивають поле потенціалу. 2. Сенсорний пристрій за п. 1, в якому центральний електрод (4) на сенсорній вимірювальній поверхні (3) конструктивно виконаний як точковий електрод. 7 UA 108621 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 3. Сенсорний пристрій за п. 1, в якому центральний електрод (54) на сенсорній вимірювальній поверхні (53) конструктивно виконаний як кільцевий електрод. 4. Сенсорний пристрій за одним з пп. 1 або 3, який містить циліндричний кожух (2) з кінцями циліндра, з сенсорною головкою (1), розташованою на одному кінці циліндра, при цьому, переважно, кожух (2) забезпечений виступом (7), причому заплечик виступу, переважно, утворює опорну поверхню для працюючої на стиснення пружини. 5. Сенсорний пристрій за одним з пп. 1-4, в якому електроди у вигляді сегментів кільця на сенсорній вимірювальній поверхні (3) конструктивно виконані як перемички (6) у вигляді сегментів кільця, що проходять по передній поверхні сенсорної головки (1) і по бічній поверхні сенсорної головки, і в якому, переважно, зовнішні електроди (5) забезпечені на переході передньої поверхні в бічну поверхню фаскою (12), переважно, під кутом 45°. 6. Сенсорний пристрій за п. 5, в якому зовнішній електрод (5) на задній стороні в перемичці (6) у вигляді сегмента кільця забезпечений контактною вставкою (16), що проходить до заднього кінця корпусу. 7. Сенсорний пристрій за п. 4 або одним із пп. 5 або 6, в якому кожух (2) конструктивно виконаний з декількох частин і має задню частину (9), що містить заплечик виступу, і передню частину (8), забезпечену сенсорною головкою (1), можливе з'єднання частин (8, 9) кожуха одна з одною болтами, що проходять через заплечик виступу, і в якому, переважно, центруючі шпонки (20) можуть знімно кріпитися на кожусі (2) за допомогою болтового кріплення. 8. Сенсорний пристрій за одним з пп. 1-7, в якому співвідношення (r/R) між радіусом (r), побудованим від внутрішніх електродів (54) до центральної осі (М), і радіусом (R), побудованим від зовнішніх електродів (56) до центральної осі, становить приблизно 1/3. 9. Сенсорний пристрій за одним з пп. 1-8, в якому зовнішні електроди утворюють кільце з діаметром щонайменше 60 мм, і/або зовнішні кільцеві електроди мають ширину в радіальному напрямку, що становить приблизно 1/10R, і/або рознос між двома зовнішніми електродами, заповнений електроізоляційним матеріалом, становить щонайменше 2 мм. 10. Сенсорний пристрій за одним з пп. 1-9, який можна використовувати на елементі (190; 290) риштака підземної виїмкової машини, зокрема підземної вугледобувної машини, при цьому, переважно, сенсорний пристрій може бути вставлений у відкритий знизу циліндричний виріз (195) на елементі (190) риштака і/або сенсорна головка (210) встановлена на поворотному важелі (285), закріпленому на поворотному шарнірі знизу елемента (290) риштака. 11. Спосіб геоелектричного дослідження покладів мінеральної сировини в геологічному середовищі, зокрема при безперервній розробці покладів мінеральної сировини, яка включає в себе розвиток поля потенціалу в геологічному середовищі за допомогою сенсорного пристрою (10), що містить сенсорну головку (1; 51), торцева поверхня якої утворює сенсорну вимірювальну поверхню (3; 53), при цьому сенсорна головка (1; 51) виготовлена з можливістю входу в контакт з поверхнею геологічного середовища; центральний електрод (4; 54), розташований на сенсорній вимірювальній поверхні (3; 53); і множину зовнішніх електродів (5; 55), розташованих геометрично одноманітно навколо центрального електрода (4; 54), на сенсорній вимірювальній поверхні (3; 53), при цьому зовнішні електроди (5; 55) конструктивно виконані як електроди у вигляді сегментів кільця і розташовані по кільцю навколо центрального електрода (4; 54), причому центральний електрод (4; 54) і зовнішні електроди (5; 55) є електропровідними, електрично ізольованими один від одного і утворюють пари (4, 5; 5, 5; 54, 55; 55, 55) електродів, за допомогою яких розвивають поле потенціалу; і вимірювання одержаного струму. 12. Спосіб за п. 11, в якому еквівалентний опір між всіма парами (4, 5; 5, 5; 54, 55; 55, 55) електродів сенсорної головки (1; 51) вимірюють для дослідження питомого опору матеріалу в геологічному середовищі перед сенсорною головкою (1; 51), що входить в контакт з поверхнею геологічного середовища. 13. Спосіб за п. 11 або 12, в якому для визначення поверхні вимірюють зміну в контактному опорі між електродами в парі (4, 5; 5, 5; 54, 55; 55, 55) електродів під час переміщення сенсорної головки (1; 51) вздовж поверхні. 14. Спосіб за одним з пп. 11-13, в якому поля потенціалу або контактний опір визначають без проникнення сенсорної головки (1; 51) в геологічне середовище. 15. Спосіб за одним з пп. 11-14, в якому щонайменше два електроди замикають накоротко для утворення великого електрода і/або використовують сенсорний пристрій за одним з пп. 1-10. 8 UA 108621 C2 9 UA 108621 C2 10 UA 108621 C2 Комп’ютерна верстка М. Шамоніна Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11