一種瞬變電磁多分量超前探測(cè)方法與裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種巷道掘進(jìn)工作面瞬變電磁多分量超前探測(cè)方法與裝置。包括三個(gè)探測(cè)線框，每個(gè)探測(cè)線框呈一定角度交叉布置，不同角度布置的探測(cè)線框用于采集三個(gè)方向的瞬變電磁數(shù)據(jù)。本發(fā)明采用多通道瞬變電磁儀，將發(fā)射和接收線框按中心回線裝置布設(shè)三個(gè)分量，實(shí)現(xiàn)巷道掘進(jìn)工作面超前探測(cè)的三分量數(shù)據(jù)采集。一次探測(cè)可獲得多組測(cè)試電性參數(shù)剖面，便于對(duì)探測(cè)空間多方向巖煤層地質(zhì)條件進(jìn)行解釋與分析，提高瞬變電磁法探測(cè)低電阻率異常區(qū)的空間定位能力，為巷道掘進(jìn)安全提供更為有效的技術(shù)參數(shù)。
【專利說(shuō)明】一種瞬變電磁多分量超前探測(cè)方法與裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巷道掘進(jìn)工作面瞬變電磁法超前探測(cè)方法與裝置系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]瞬變電磁法作為一種方便快捷的探水方法已廣泛應(yīng)用于巷道掘進(jìn)工作面超前探測(cè)工作中。目前多采用中心垂直磁場(chǎng)單一分量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，即在施工中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件沿測(cè)線方向采集水平分量數(shù)據(jù)，并根據(jù)測(cè)試需要調(diào)整線框法線與測(cè)線夾角，完成頂板、順層和底板不同方向的探測(cè)，再移動(dòng)測(cè)點(diǎn)完成整個(gè)掘進(jìn)工作面的測(cè)試。應(yīng)用中存在兩個(gè)方面的問(wèn)題，一是單點(diǎn)測(cè)試線框夾角多次調(diào)整，施工過(guò)程較為煩瑣；二是在復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造勘探中，常規(guī)數(shù)據(jù)采集技術(shù)不利于收集多方向的地質(zhì)體感應(yīng)場(chǎng)信息。因此，單點(diǎn)數(shù)據(jù)采集信息量少、勘探精度低，地質(zhì)解釋水平難以提高。
[0003]本發(fā)明通過(guò)對(duì)瞬變電磁測(cè)試方法、儀器通道結(jié)構(gòu)、線框裝置系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理技術(shù)的改進(jìn)，獲得一套巷道掘進(jìn)工作面瞬變電磁多分量超前探測(cè)方法與裝置系統(tǒng)，可為巷道掘進(jìn)超前探測(cè)提供更為全面的技術(shù)參數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種瞬變電磁多分量超前探測(cè)方法與裝置，對(duì)巷道掘進(jìn)工作面前方含水地質(zhì)異常體進(jìn)行精確探測(cè)。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種瞬變電磁多分量超前探測(cè)裝置，包括三個(gè)探測(cè)線框，每個(gè)探測(cè)線框呈一定角度交叉布置，不同角度布置的探測(cè)線框用于采集三個(gè)方向的瞬變電磁數(shù)據(jù)。
[0006]優(yōu)選的，三個(gè)探測(cè)線框具有相同的水平軸，呈一定角度交叉布置，三個(gè)探測(cè)線框分別探測(cè)掘進(jìn)工作面前方頂板、順層和底板三個(gè)方向的瞬變電磁數(shù)據(jù)。
[0007]優(yōu)選的，三個(gè)探測(cè)線框兩兩相互正交，分別采集三個(gè)方向的瞬變感應(yīng)場(chǎng)數(shù)據(jù)。
[0008]優(yōu)選的，探測(cè)線框包括發(fā)射線框和接收線框，所述發(fā)射線框和接收線框按中心回線方式分離布置時(shí)，發(fā)射線框和接收線框之間間距為0.8-1.2m。
[0009]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述發(fā)射線框的線纜為8-12匝、邊長(zhǎng)1.8-2.2m，接收線框?yàn)榈木€纜 18-22 匝、邊長(zhǎng) 1.6-2.0m0
[0010]所述三個(gè)探測(cè)線框分別鑲嵌于軟質(zhì)面板中，軟質(zhì)面板可以折疊，便于攜帶與操作。
[0011]本發(fā)明同時(shí)提供了 一種基于上述瞬變電磁多分量超前探測(cè)裝置的探測(cè)方法，包括以下步驟:
[0012]將三個(gè)探測(cè)線框調(diào)整到所需的角度后固定，放置于第一測(cè)量點(diǎn)，
[0013]三個(gè)探測(cè)線框中，一個(gè)探測(cè)線框的發(fā)射線框發(fā)射電磁脈沖，其接收線框接收瞬變電磁數(shù)據(jù)，或者啟動(dòng)三個(gè)接收線框同時(shí)接收瞬變電磁數(shù)據(jù)；或者
[0014]三個(gè)探測(cè)線框輪流發(fā)射、接收瞬變電磁數(shù)據(jù)。
[0015]完成一個(gè)測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)采集后按0.2-0.5m間距移動(dòng)測(cè)點(diǎn)距離，進(jìn)行下一點(diǎn)數(shù)據(jù)采集，直至完成對(duì)整個(gè)測(cè)試斷面的數(shù)據(jù)采集。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0017]1、發(fā)射和接收線框?qū)崿F(xiàn)多分量的激發(fā)與接收，同時(shí)發(fā)射并能觀測(cè)到設(shè)定方向的三個(gè)分量，減少測(cè)點(diǎn)布置時(shí)線框角度調(diào)整產(chǎn)生誤差，提高信息的獲取量，同時(shí)有利于收集多方向地質(zhì)體感應(yīng)信息。
[0018]2、改進(jìn)主機(jī)在發(fā)射雙極性矩形脈沖時(shí)，能夠全程記錄供電電流及接收線圈中二次渦流場(chǎng)，將其中獲得的順層分量信號(hào)作為主信號(hào)，便于后期數(shù)據(jù)處理與目標(biāo)體的分析。進(jìn)行三分量計(jì)算與解釋，避免單分量解釋存在的局限性，有利于對(duì)不同地質(zhì)異常體的分辨。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體說(shuō)明。
[0020]圖1為折疊便攜式三分量發(fā)射和接收線框結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為折疊垂直三分量發(fā)射和接收線框結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖1所示，發(fā)射和接收線纜鑲嵌于特制的軟質(zhì)面板中，面板中心以水平方向形成合頁(yè)轉(zhuǎn)軸，使得面板可以折疊，便于攜帶與操作。其中發(fā)射和接收線框布置時(shí)按中心回線方式，發(fā)射線框和接收線框之間間距為0.8-1.2m。發(fā)射線框的線纜為8-12匝、邊長(zhǎng)
1.8-2.2m，接收線框?yàn)榈木€纜18-22匝、邊長(zhǎng)1.6-2.0m。共設(shè)計(jì)3面折疊可形成3個(gè)面板，通?？蓪⒚姘逭归_(kāi)、調(diào)整并固定其角度，便于依次采集掘進(jìn)工作面前方頂板、順層和底板三個(gè)方向的瞬變電磁數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)多分量測(cè)試。在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)巷道掘進(jìn)工作面斷面條件不需要多次調(diào)整夾角即可測(cè)點(diǎn)測(cè)試，操作更為便捷。
[0023]每一線框面板均包括一組發(fā)射和一組接收線框，根據(jù)需要可將發(fā)射線框連接到同一發(fā)射接頭，接收線框分別連接到三個(gè)獨(dú)立的接收端。這樣可以完成每一單個(gè)測(cè)量點(diǎn)的瞬變電磁場(chǎng)單分量發(fā)射和接收，以及多分量發(fā)射和接收，即三分量中發(fā)射與接收系統(tǒng)中任意一組發(fā)射線框發(fā)射，接收線框均可實(shí)現(xiàn)單獨(dú)數(shù)據(jù)采集，或其他多組接收線框同時(shí)接收，達(dá)到收集多方向地質(zhì)體感應(yīng)場(chǎng)信息目的。其中發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射雙極性矩形脈沖，發(fā)射頻率包括
2.5,6.25、12.5,25,62.5Hz等頻率；記錄系統(tǒng)全程記錄供電電流正負(fù)峰值大小及斷電狀態(tài)電流值，以及接收線框中二次渦流場(chǎng)值。
[0024]可將面板進(jìn)行適度旋轉(zhuǎn)，形成相互垂直的三個(gè)分量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，如圖2所示。
[0025]基于上述瞬變電磁多分量超前探測(cè)裝置的探測(cè)方法，包括以下步驟:現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境整理后在掘進(jìn)工作面處布設(shè)線框，連接多分量采集線框。進(jìn)行采集技術(shù)要求參數(shù)設(shè)置，對(duì)測(cè)試系統(tǒng)檢測(cè)后，按布置測(cè)量點(diǎn)及間距，進(jìn)行單點(diǎn)數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集時(shí)根據(jù)線框設(shè)置狀態(tài)可實(shí)現(xiàn)一發(fā)一收、一發(fā)三收以及依次一發(fā)一收等類型，適合不同測(cè)試要求。所謂一發(fā)一收即，三個(gè)探測(cè)線框中，一個(gè)探測(cè)線框的發(fā)射線框發(fā)射電磁脈沖，其接收線框接收瞬變電磁數(shù)據(jù)。所謂一發(fā)三收即，三個(gè)探測(cè)線框中，一個(gè)探測(cè)線框的發(fā)射線框發(fā)射電磁脈沖，啟動(dòng)三個(gè)接收線框同時(shí)接收瞬變電磁數(shù)據(jù)。所謂依次一發(fā)一收即，三個(gè)探測(cè)線框輪流發(fā)射、接收瞬變電磁數(shù)據(jù)。
[0026]完成一個(gè)測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)采集后按0.2-0.5m間距移動(dòng)測(cè)點(diǎn)距離，進(jìn)行下一點(diǎn)數(shù)據(jù)采集，直至完成對(duì)整個(gè)測(cè)試斷面的數(shù)據(jù)采集。
[0027]瞬變電磁多分量超前探測(cè)數(shù)據(jù)處理與解釋方法如下。結(jié)合中心回線晚期視電阻率經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式，測(cè)試結(jié)束，首先進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，根據(jù)測(cè)試要求選擇同方向不同點(diǎn)的剖面感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)測(cè)。進(jìn)行單一測(cè)點(diǎn)視電阻率計(jì)算，并結(jié)合巷道掘進(jìn)煤巖層地質(zhì)條件進(jìn)行深度校正，獲得相應(yīng)的測(cè)深電阻率剖面。晚期計(jì)算公式如下:
[0028]
[0029]
【權(quán)利要求】
1.一種瞬變電磁多分量超前探測(cè)裝置，其特征在于，包括三個(gè)探測(cè)線框，每個(gè)探測(cè)線框呈一定角度交叉布置，不同角度布置的探測(cè)線框用于采集三個(gè)方向的瞬變電磁數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞬變電磁多分量超前探測(cè)裝置，其特征在于，所述三個(gè)探測(cè)線框具有相同的水平軸，呈一定角度交叉布置，三個(gè)探測(cè)線框分別探測(cè)掘進(jìn)工作面前方頂板、順層和底板三個(gè)方向的瞬變電磁數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞬變電磁多分量超前探測(cè)裝置，其特征在于，所述三個(gè)探測(cè)線框兩兩相互正交，分別采集三個(gè)方向的瞬變感應(yīng)場(chǎng)數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的瞬變電磁多分量超前探測(cè)裝置，其特征在于，所述探測(cè)線框包括發(fā)射線框和接收線框，所述發(fā)射線框和接收線框按中心回線方式分離布置時(shí)，發(fā)射線框和接收線框之間間距為0.8-1.2m。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的瞬變電磁多分量超前探測(cè)裝置，其特征在于，所述發(fā)射線框的線纜為8-12匝、邊長(zhǎng)1.8-2.2m，接收線框?yàn)榈木€纜18-22匝、邊長(zhǎng)1.6-2.0m。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的瞬變電磁多分量超前探測(cè)裝置，其特征在于，所述三個(gè)探測(cè)線框分別鑲嵌于軟質(zhì)面板中。
7.一種基于上述瞬變電磁多分量超前探測(cè)裝置的探測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟: 將三個(gè)探測(cè)線框調(diào)整到所需的角度后固定，放置于第一測(cè)量點(diǎn)， 三個(gè)探測(cè)線框中，一個(gè)探測(cè)線框的發(fā)射線框發(fā)射電磁脈沖，其接收線框接收瞬變電磁數(shù)據(jù)，或者啟動(dòng)三個(gè)接收線框同時(shí)接收瞬變電磁數(shù)據(jù)；或者三個(gè)探測(cè)線框輪流發(fā)射、接收瞬變電磁數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的瞬變電磁多分量超前探測(cè)裝置的探測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟:完成一個(gè)測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)采集后按0.2-0.5m間距移動(dòng)測(cè)點(diǎn)距離，進(jìn)行下一點(diǎn)數(shù)據(jù)采集，直至完成對(duì)整個(gè)測(cè)試斷面的數(shù)據(jù)采集。
【文檔編號(hào)】G01V3/10GK103472487SQ201310428594
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】張平松, 顏事龍, 胡雄武, 許時(shí)昂, 孫松, 韓鵬飛 申請(qǐng)人:安徽理工大學(xué)