[發明專利]一種礦用鉆孔三維定向瞬變電磁超前探測裝置及方法

有效

• 申請號: 201710861451.8
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107703552B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 武強;劉鎏;曾一凡;陶鳳娟;劉春生
• 申請（專利權）人: 武漢長盛煤安科技有限公司;中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 劉志菊;李滿

1.一種礦用鉆孔三維定向瞬變電磁超前探測裝置的礦用鉆孔三維定向瞬變電磁超前探測方法，所述礦用鉆孔三維定向瞬變電磁超前探測裝置包括現場主機(1)、探頭(2)、光纖電纜(3)、電磁發射線圈(6)，設置在探頭(2)內的三維磁場傳感器(2.1)、一維Z向電場傳感器(2.2)、電磁信號接收模塊(2.3)、單片機(2.4)、第一光纜口(2.5)、第一存儲器(2.6)、三維電子羅盤(2.7)，所述主機(1)包括中央處理器(1.1)、系統總線(1.5)和瞬變電磁發射模塊(1.7)，中央處理器(1.1)和瞬變電磁發射模塊(1.7)的總線通信端均接入系統總線(1.5)，瞬變電磁發射模塊(1.7)的信號輸出端與待測鉆孔(5)外的瞬變電磁發射線圈(6)連接，電磁信號接收模塊(2.3)的信號輸入端連接三維磁場傳感器(2.1)和一維Z向電場傳感器(2.2)的信號輸出端，電磁信號接收模塊(2.3)的信號輸出端連接單片機(2.4)的電磁信號輸入端，第一存儲器(2.6)的通信端連接單片機(2.4)的數據存儲端，三維電子羅盤(2.7)的通信端連接單片機(2.4)的羅盤信號通信端，單片機(2.4)的主機數據通信依次通過第一光纜口(2.5)和光纖電纜(3)連接現場主機(1)的第二光纜口(1.6)；

所述瞬變電磁發射線圈(6)用于在瞬變電磁發射模塊(1.7)和中央處理器(1.1)的控制下向在待測鉆孔(5)發射脈沖瞬變電磁信號，所述探頭(2)的一維Z向電場傳感器(2.2)用于接收瞬變電磁發射線圈(6)發射的脈沖瞬變電磁信號中的電磁直達信號和待測鉆孔(5)周圍巖體被脈沖瞬變電磁信號激勵的Z向二次電場信號，所述三維磁場傳感器(2.1)用于接收待測鉆孔(5)周圍巖體被脈沖瞬變電磁信號激勵的三維二次磁場信號，三維電子羅盤(2.7)用于測量探頭(2)在待測鉆孔(5)內的軌跡數據；

所述單片機(2.4)用于將接收到的所述電磁直達信號、待測鉆孔(5)周圍巖體被脈沖瞬變電磁信號激勵的Z向二次電場信號、待測鉆孔(5)周圍巖體被脈沖瞬變電磁信號激勵的三維二次磁場信號進行數字化處理，得到電磁直達信號、Z向二次電場信號和三維二次磁場信號的數字化信號，并將該電磁直達信號、Z向二次電場信號和三維二次磁場信號的數字化信號與三維電子羅盤(2.7)得到的探頭(2)在待測鉆孔(5)內的探頭軌跡數據一起保存在第一存儲器(2.6)中；

所述中央處理器(1.1)用于根據上述電磁直達信號、Z向二次電場信號、三維二次磁場信號的數字化信號和探頭(2)在待測鉆孔(5)內的軌跡數據生成對應的三維二次磁場與Z向二次電場成像圖以及鉆孔軌跡圖；

其特征在于，礦用鉆孔三維定向瞬變電磁超前探測方法包括如下步驟：

步驟1：將電磁發射線圈(6)置于巷道(7)壁的待測鉆孔(5)孔口平面，使電磁發射線圈(6)平面與待測鉆孔(5)垂直，并使待測鉆孔(5)的軸線與電磁發射線圈(6)的軸線重合，將探頭(2)置于待測鉆孔(5)孔口；

步驟2：中央處理器(1.1)控制瞬變電磁發射模塊(1.7)通過瞬變電磁發射線圈(6)向在待測鉆孔(5)發射脈沖瞬變電磁信號；

步驟3：所述探頭(2)的一維Z向電場傳感器(2.2)接收瞬變電磁發射線圈(6)發射的脈沖瞬變電磁信號中的電磁直達信號和待測鉆孔(5)周圍巖體被脈沖瞬變電磁信號激勵的Z向二次電場信號，所述三維磁場傳感器(2.1)接收待測鉆孔(5)周圍巖體被脈沖瞬變電磁信號激勵的三維二次磁場信號，三維電子羅盤(2.7)測量探頭(2)在待測鉆孔(5)內的軌跡數據；

步驟4：單片機(2.4)將接收到的所述電磁直達信號、待測鉆孔(5)周圍巖體被脈沖瞬變電磁信號激勵的Z向二次電場信號、待測鉆孔(5)周圍巖體被脈沖瞬變電磁信號激勵的三維二次磁場信號進行數字化處理，得到電磁直達信號、Z向二次電場信號和三維二次磁場信號的數字化信號，并將該電磁直達信號、Z向二次電場信號和三維二次磁場信號的數字化信號與三維電子羅盤(2.7)得到的探頭(2)在待測鉆孔(5)內的探頭軌跡數據一起保存在第一存儲器(2.6)中；

步驟5：將探頭(2)由待測鉆孔(5)孔口向孔底逐步推進，并利用步驟2～步驟4所述的待測鉆孔(5)超前探測方法對待測鉆孔(5)進行逐點掃描探測，即在每個預設的探測點進行探測，得到待測鉆孔(5)孔口至孔底每個預設探測點的電磁直達信號、Z向二次電場信號、三維二次磁場信號和探頭軌跡數據。