[發明專利]電性源礦井瞬變電磁法探測方法

在審

• 申請號: 202110023428.8
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112666616A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 蘇本玉;于景邨
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01V3/26
• 分類號: G01V3/26;G01V3/38
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 李悅聲

本發明公開了一種電性源礦井瞬變電磁方法，適用于礦井巷道內使用。首先在礦井巷道內布設長導線電性源，通過電極激發電磁場，在工作面另一側巷道內布置電場傳感器接收電磁場信號，進而對工作面富水區域進行探測；導線電性源為接觸式電流源探測，有效減少巷道內金屬干擾，提高探測的定向性，改善探測的準確率。其有效彌補小線圈發射的能量不足問題，改善全空間‘鏡面效應’的多解性問題，通過接觸式電流源探測的導線電性源，有效減少巷道內金屬干擾，提高探測的定向性，改善探測的準確率。

技術領域

本發明涉及一種探測方法，尤其適用于礦井巷道內使用的電性源礦井瞬變電磁法探測方法，屬于煤礦開采突水防治領域。

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。礦井瞬變電磁法被廣泛應用于煤礦防治水工作中，是目前礦井物探的主要手段之一，但受井下巷道施工空間所限，邊長2-3m、匝數30-60的多匝小回線重疊或分離磁性源裝置是礦井瞬變電磁法主要裝置形式，但存在以下技術瓶頸。(1)發射磁矩小、探測有效距離短；(2)巷道金屬錨網屏蔽作用嚴重和干擾信號強；(3)地質異常體的定向探測難。其中。以上問題產生的根本原因是多匝小回線磁性源瞬變電磁法受礦井下巷道施工環境影響。目前看來礦井下巷道環境不可改變，改變施工方式和源的性質有望緩解與根除上述問題，提出電性源礦井瞬變電磁探測方法，在一個巷道內發射、在另外一個巷道內接收，用于探測工作面富水性災害水源。

發明內容

發明問題：針對上述技術的不足之處，提供一種可以彌補小線圈發射的能量不足問題、可以改善全空間‘鏡面效應’的多解性問題，可為礦井水防治提供更為可靠的地質資料的電性源礦井瞬變電磁探測方法。

技術方案：為實現上述技術目的，本發明的礦井電性源瞬變電磁探測方法，步驟為：在工作面煤巖層一側設置的巷道中順著巷道走勢鋪設導線電流源，在煤巖層另一側設置的巷道的煤巖層壁上按照巷道走勢間隔布置電場傳感器，電場傳感設置的數量和間距根據工作面煤巖層長度確定；其中導線電流源在工礦主機的控制下向工作面煤巖層發射電磁場信號，此時發射的電磁場信號為一次電磁場信號，當一次電磁場信號遇到低阻異常體后形成攜帶有地層信息的二次電磁場信號，二次電磁場信號穿透整個工作面煤巖層后被布置在煤巖層壁上的電磁場傳感器接收到，電磁場傳感器只接收二次電磁場信號，電磁場傳感器將接收到的二次電磁場信發送至工礦主機，從而確認煤巖層中存在低阻異常體的具體位置和輪廓形狀。

所述的低阻異常體為煤巖層中煤巖內部含水，水作為良導地質體遇到一次電磁場信號會產生感應二次信號，對攜帶有良導地質體的探測數據處理解釋后，從而判斷掘進工作面內部是否存在導常體，以及異常體的相對大小和相對位置信息，從而實現井下施工的提前預警，避免出現礦井水害。

所述導線電流源的兩端為A和B，布設時將導線電流源的兩端A和B利用電極鑲嵌在工作面側幫，同時在另一巷道內沿巷道走向間隔布置的多個電磁場傳感器將接收到的二次電磁場信號發送給工礦主機，每一個電磁場傳感器發送給工礦主機的信號均包括二次電磁場信號接受的時間和接收到的電場信息，工礦主機利用公式：將二次電磁場信號和接收時間序列轉換化深度，其中，t為觀測時間，ρ為背景場電阻率，π為常數圓周率，ω為角頻率：ω＝[100πρt/(μ₀L²)]^1/4，L為導線電性源的長度，d(t)為對應時間計算得到視深度，即時間對應的深度；工礦主機利用公式：將電場信息轉換為煤巖層的視電阻率，其中，ρ_a為轉換的視電阻，ρ₁均勻背景場電阻率，是背景場理論計算值，E_x為電場傳感器測量電場值；

經過以上轉換，通過接收信號的時間轉換成探測深度，將電場信號轉換成煤巖電阻率信息，最終達到探測煤巖層中電阻率分布目的。

由于采用電性源探測且采用電場傳感器，探測的方向性更強且減弱了巷道內金屬的干擾。

確定煤巖內部低阻異常體的位置方法為：