矿井直流电法具有抗干扰能力强、理论成熟、探测效果好等优点，在过去30多年间被广泛应用于探测巷道顶、底板和掘进工作面前方的含导水构造，成为《煤矿防治水细则》推荐的主要物探方法之一。煤矿井下直流电法三极超前探测装置最早由李学军提出，该方法又称为定点源梯度法或单极−偶极法，即在掘进巷道工作面布置供电电极A，离巷道工作面较远位置布置供电无穷远电极B，在已掘巷道内等间隔布置测量电极MN测量电位差，给出了超前探测资料的半定量解释方法。程久龙等研究了单极−偶极直流电阻率法超前探测装置的原理，并提出了几何作图法确定电性异常体位置。为提高解释的准确度，刘青雯在定点源梯度法的基础上提出了三点三极超前探测方法，即在掘进巷道工作面布置3个等间隔供电电极A₁、A₂、A₃，在已掘巷道内等间隔测量电位差，进而突出巷道前方的地质异常。赵冠宇等和高卫富等基于COMSOL数值模拟软件研究了三点三极超前探测的地电响应特征和有效探测距离。为压制井下干扰提高探测精度和分辨率，韩德品等提出七点供电三极测量的超前探测装置。

然而，国内某些学者曾对直流电法三极超前探测装置的有效性提出质疑。黄俊革等通过大量的模型计算得出仅利用电阻率极值位置难以准确解释掘进工作面前方的地质异常体。强建科等通过理论计算和数值模拟研究了掘进工作面前方存在低阻异常体时只能引起视电阻率曲线的单调下降，难以判断低阻异常体的空间位置。李飞等针对直流点电源场进行数值模拟，得出该方法对掘进工作面前方异常体存在弱敏感性，实际应用中难以有效识别异常体的大小和位置。张平松等认为点电源场球壳理论不适用于超前探测实测资料解释，需配合多种方法综合预报与解释。罗国平通过分析研究三极超前探测解释成果与实际不符的案例，提出需在接地电阻及数据采集方式等方面加强研究。王鹏等针对上述质疑，通过数值模拟得到了异常距离与异常特征参数极小值之间的关系式，证明了该方法的基本原理是正确的。王敏等基于ANSYS有限元软件，模拟分析了巷道对三极装置探测效果的影响，认为该装置对巷道工作面前方的低阻体反映不明显，难以圈定异常体位置。阮百尧等和张力等认为单极−偶极装置存在探测距离有限，易受巷道条件等因素影响，提出了坑道直流电阻率超前聚焦探测新方法，通过数值模拟验证了该方法可有效探测坑道掘进前方不良地质体的存在。李术才等针对三极观测装置易受到测线附近旁侧异常干扰等因素影响，提出了一种基于多同性源阵列电阻率的超前探测新方法，经数值模拟与物理模型试验验证该方法能较好地反演出含水构造位置。高卫富等建立巷道超前探测三维地电模型，通过正演模拟对比分析了二极、三极装置和四极装置对不同距离低阻体的响应特征，进而得到三极装置对异常体的响应程度较低，四极装置对异常的响应更为明显且能够准确识别出异常体的横向位置。

基于施工方便、偶极装置分辨能力最强的考虑，为提高超前探测精度和井下数据采集的施工效率，笔者提出了矿井直流电法偶极−偶极超前探测装置，该装置将三极装置中的供电电极A与无穷远供电电极B均置于掘进巷道工作面附近，测量电极MN等间隔置于供电电极AB后方采集数据。通过数值模拟对比研究了不同装置之间的探测效果，确定了该方法的可靠性，并开展现场试验，与矿井瞬变电磁法探测结果对比分析，确定了低阻异常位置，经钻探验证偶极−偶极装置的探测结果准确。