[發明專利]礦井瞬變電磁井上下立體雙磁源探測方法

在審

• 申請號: 201711022090.4
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107807395A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 于景邨;蘇本玉
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01V3/28
• 分類號: G01V3/28
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 梁天彥

技術領域

本發明涉及一種探測方法，尤其是一種適用于探測大深度煤礦隱伏富水體的礦井瞬變電磁井上下立體雙磁源探測方法。

背景技術

在煤礦突水防治方面，瞬變電磁法得到了廣泛的應用，減少了煤礦突水事故的發生，降低了經濟損失，保證了人民的安全。瞬變電磁法是一種極具發展前景的方法，其對低阻異常反應靈敏，可查明含水地質如巖溶洞穴與通道、煤礦采空區、深部不規則水體等。瞬變電磁法具有探測深度大，對低阻地質體靈敏，與探測目標耦合好，異常響應強，形態簡單，分辨能力強等優點。但由于巷道內環境因素影響，巷道內只可以利用小線圈，而小線圈探測深度有限。隨著煤炭向深部、縱向開采，急需要提高礦井瞬變電磁的探測深度，用于探測更深的良導地質異常體。

發明內容

發明目的：針對煤炭向深部、縱向開采，目前的礦井瞬變電磁小線圈探測深度有限，本發明提供一種地面布設大線圈和井下布設小線圈的雙磁源探測方式，增強良異常體渦旋電流，增強二次場信號強度，加大瞬變電磁的探測深度。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種礦井瞬變電磁井上下立體雙磁源探測方法，包括如下步驟：

(1)根據礦井地質特點和巷道環境設計雙源發射線圈的規格：分別確定地面大線圈和巷道內小線圈的規格，地面大線圈采用大功率的激發發射線圈，巷道內小線圈為采用一組井下接收線圈與發射線圈的重疊回線的線圈結構；

(2)設計觀測系統：巷道內小線圈設置于礦井巷道迎頭，地面大線圈放置在巷道外部的地面上，地面大線圈覆蓋巷道內小線圈在地面的探測范圍；

(3)數據采集：地面大線圈和巷道內小線圈同步發射，通過巷道內小線圈在電流間歇期間采集數據，并獲得純二次場，電流間歇期間是指前一次電流關斷到下一次電流接通的時間區域；

(4)數據處理與解釋：利用傳統的視電阻率公式進行視電阻率換算，得到視電阻率的大小，并根據礦井地質特點進行調試，得出相應的地質結論。

優選的，所述巷道內小線圈為2m×2m方形結構，匝數為40匝，地面大線圈為200m×200m方形結構，匝數為5匝。

優選的，所述步驟(3)中利用石英鐘控制地面大線圈和巷道內小線圈同步發射

有益效果：本發明提供的礦井瞬變電磁井上下立體雙磁源探測方法，通過引入地面大回線發射裝置能夠激勵更強的二次渦旋電流，使得二次電磁場的信號更強，增加了瞬變電磁的探測深度，同時采用石英鐘進行計時實現了地面和井下同步的問題；具體來說，本發明具有如下有點：1、提出雙磁源探測方法。通過引入地面大定源裝置，激勵出更強的二次場電磁信號，增加瞬變電磁的探測深度；2、采用石英鐘進行計時實現地面和井下同步的問題，解決了分離磁源同步性關鍵問題；3、可以探測離巷道空間更遠的礦井地質信息，為礦井水預防和治理提供更為豐富的地質資料。

附圖說明

圖1為本發明的礦井瞬變電磁井上下立體雙磁源探測方法中建立的雙磁源探測-迎頭超前探測系統的數值模擬地電模型圖；

圖2為圖1中的巷道內小線圈的探測方向變化示意圖；

圖3為本發明的巷道內小線圈在掘進迎頭探測底板、順層和頂板探測方向示意圖，其中：

(3a)為巷道內小線圈超前探測掘進迎頭底板示意圖，其小線圈面法線方向與底板成45°夾角；

(3b)為巷道內小線圈超前探測掘進迎頭順層示意圖；

(3c)為巷道內小線圈超前探測掘進迎頭頂板示意圖，其小線圈面法線方向與頂板方向成45°夾角；

圖4為本發明在確定探測頂板、順層和底板的情況下，探測巷道的側幫礦井地質條件的結構示意圖；

圖5為本發明在頂板、底板與順層探測方向確定的條件下，進行扇形掃描探測示意圖；

圖6為本發明，沿頂板方向探測的結構示意圖，其中：

(6a)為井上下雙磁源探測結果；

(6b)為井下重疊小線圈單源探測結果；

圖7為本發明，沿順層方向探測的探測結果分析圖，其中：

(7a)為井上下雙源探測結果；

(7b)礦井下重疊小線圈單源探測結果；

圖8為本發明，沿底板方向探測的探測結果分析圖，其中：

(8a)為井上下雙磁源探測結果；

(8b)井下重疊小線圈單源探測結果；

圖9為本發明的礦井瞬變電磁井上下立體雙磁源探測方法的框架流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。

如圖1所示為一種