[實用新型]一種巷道瞬變電磁聚焦超前探測裝置

有效

• 申請號: 201320107887.5
• 申請日: 2013-03-11
• 公開（公告）號: CN203275668U
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發明（設計）人: 張平松;顏事龍;胡雄武;陳興海;許時昴;孫松;韓鵬飛
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01V3/10
• 分類號: G01V3/10
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本實用新型主要涉及一種巷道超前探測方法技術領域，尤其涉及一種巷道瞬變電磁聚焦超前探測裝置。

背景技術

巷道掘進前方存在諸多影響安全生產的地質問題，其中煤巖層中的含水異常對生產影響較大，因此在巷道掘進施工過程中需要進行超前探測，對前方存在地質問題的位置及特征進行預報。目前利用瞬變電磁法可以獲得前方煤巖體的電性特征分布，根據電阻率低值異常判斷煤巖層的富水特性，預報相應的位置關系，指導巷道施工安全技術措施制定。目前，現有的瞬變電磁超前探測方法采用多匝一發一收重疊回線的小線框進行瞬變電磁場的發射與接收，其點測數據信息量相對較少，信號受線框本身自感和互感的干擾較大。

實用新型內容

本實用新型目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種巷道瞬變電磁聚焦超前探測裝置，通過對測試儀器設備及線框的改進，增加數據采集通道及數據量，減少線框之間的干擾，提高對前方地質異常的測試與判斷能力，可利用價值高。

本實用新型是通過以下技術方案實現的：

一種巷道瞬變電磁聚焦超前探測裝置，包括有發射線框和兩個接收線框，所述發射線框是用線纜繞制成的7-9匝2.0m邊長的方形線框，所述的兩個接收線框是用線纜繞制成的16-18匝0.5m邊長的方形線框，所述的兩個接收線框并排放置在發射線框的中央；所述發射線框和接收線框四周均用硬質桿件作支撐，或者將各線框線纜分開嵌入到軟質面板槽上；還包括有瞬變電磁主機和數據處理平臺，其中繞制發射線框線纜的兩個線頭共同接入瞬變電磁主機的發射口，兩個接收線框的線頭接入瞬變電磁主機的兩個接收通道，瞬變電磁主機與數據處理平臺相連接。

數據采集時主機以一套發射系統和兩套接收系統為主，完成對每一單個測量點的瞬變電磁場激發和接收。其中發射系統發射雙極性矩形脈沖，發射頻率包括2.5、6.25、12.5、25、62.5Hz；記錄系統全程記錄供電電流正負峰值大小及斷電狀態電流值，以及接收線圈中二次渦流場值。巷道超前探測時，根據現場條件按0.2-0.5m移動步距改變測量點位置，實現對巷道掘進工作面多組瞬變電磁超前數據的采集。

結合重疊回線晚期視電阻率經驗計算公式對聚焦定源數據進行處理，并結合巷道掘進煤巖層地質條件進行深度校正，獲得相應的測深電阻率剖面。根據測試斷面的多點視電阻率計算結果形成巷道前方電性綜合剖面并進行表達，進一步提高對前方煤巖層富水性的判斷精度。

結合掘進巷道煤巖層電性條件及獲得的電阻率剖面特征，對探測巷道前方地質條件進行分析判斷。通常根據剖面中平均電阻率值大小確定低值異常區，低于平均電阻率值3倍以上可為低阻異常區，結合探測目標對低阻值異常區域進行判斷、解釋異常位置，并根據異常值差異大小半定量地評價煤巖層富水程度及異常特征。

本實用新型是利用瞬變電磁方法對巷道前方含水異常體進行超前探測的一種技術系統。通過對井下現有瞬變電磁探測中一發一收測試裝置系統的改進，形成一發雙收的信號發射和接收聚焦裝置系統，提高單個測點數據的采集數量和分析精度。通過瞬變電磁法超前成像獲得巷道前方煤巖層電阻率分布特征，進一步根據電阻率低值異常評價煤巖層含水特性，預報前方異常位置和特征。

本實用新型的優點是：

1、將重疊回線改進為發射和接收分離的定源聚焦方式，一發雙線框接收，提高單點數據采集量，在巷道迎頭的連續移動采集數據可形成多測點剖面，提高對前方目標體的勘探分辨能力。

2、一發雙收線框嵌入在帆布式軟質工作面板中，便于進行巷道迎頭工作面貼壁操作，減少空氣耦合和線纜之間產生的信號衰減或干擾。

3、改進主機為兩通道接收，并在發射雙極性矩形脈沖時，全程記錄供電電流及接收線圈中二次渦流場，便于后期數據處理與目標體的分析。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖2為嵌入式線框布置示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種巷道瞬變電磁聚焦超前探測裝置，包括有發射線框1和兩個接收線框2、3，所述發射線框1是用線纜繞制成的9匝2.0m邊長的方形線框，所述的兩個接收線框2、3是用線纜繞制成的18匝0.5m邊長的方形線框，所述的兩個接收線框2、3并排放置在發射線框1的中央；所述發射線框1和接收線框2、3四周均用硬質桿件作支撐，或者將各線框線纜分開嵌入到軟質面板槽上；還包括有瞬變電磁主機4和數據處理平臺5，其中繞制發射線框1線纜的兩個線頭共同接入瞬變電磁主機4的發射口，兩個接收線框2、3的線頭接入瞬變電磁主機4的兩個接收通道，瞬變電磁主機4與數據處理平臺5相連接。

將發射線框1的接發射口以及接收線框2、3的接收通道端接入瞬變電磁主機4后，根據巷道迎頭工作面情況布置測量點，布設線框，設置主機參數，進行單點數據采集。根據測量精度在巷道掘進工作面斷面按0.2-0.5m步距移動測點，進一步完成整個斷面的多點瞬變電磁超前數據測量。最后根據聚焦電源數據計算方法完成整個斷面的數據處理，形成探測范圍煤巖層電阻率剖面并進行低阻異常解釋與判斷。