[發明專利]一種地-孔瞬變電磁監測煤層頂板注漿方法

在審

• 申請號: 202110382728.5
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113093292A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 蘇本玉;于景邨
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學;淮北礦業股份有限公司
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08
• 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

本發明公開了一種地?孔瞬變電磁監測煤層頂板注漿效果的方法，屬于煤礦開采礦井水防治領域。首先在地面布設大磁矩發射線圈、利用高靈敏度磁探頭在井中接收感應二次磁場，通過分析注漿前后二次場特征，對注漿效果進行評價，地面大功率線框發射、孔中高精度磁探頭接收，可以接近目標體，提高探測精度，由于接收探頭位于井中，屏蔽地面電磁噪音。該種探測方法兼顧地面大功率發射和井中高精度和強抗噪特點，提高探測的精度，可有效地對煤層頂板注漿效果進行監測。

技術領域

本發明涉及一種監測煤層頂板注漿方法，尤其適用于一種地-孔瞬變電磁監測煤層頂板注漿方法，屬于煤礦開采礦井水防治領域。

背景技術

新生界松散層中第四含水層(簡稱“四含”)與煤系地層直接接觸,“四含”水嚴重威脅著淺部煤層的安全開采，“四含”水與斷層落差僅有幾十米，目前解決頂板“四含”水主要方法是地面打孔注漿。但對于注漿后漿液的分布范圍和注漿效果評價目前沒有有效的方法。基于此問題，提出地面發射-井中接收的‘地面-鉆孔’瞬變電磁勘探方法研究，對注漿效果進行合理的評價。將大功率線圈鋪設在地面，接收探頭放入孔中用于接收軸向瞬變電磁場，達到探測鉆孔周圍地質電阻率的分布目的。該探測方法接受傳感器靠近地質異常體，異常響應信號強度，分辨率增高，可以較靈敏地探測孔周圍地質異常體的空間位置。因此該種瞬變電磁探測方式非常適合于鉆孔注漿效果的監測和評價。

發明內容

發明問題：針對上述技術問題，本發明提供一種將瞬變電磁法觀測系統及工作方法與實際地質條件相結合，通過地面鋪設大磁矩發射線框，將探頭通過鉆孔送入到注漿目標部位，在注漿前探測一次，注漿后探測一次，對比兩次探測結果，分析兩者差異變化，即可實現對注漿效果評估的地-孔瞬變電磁監測煤層頂板注漿方法，。

技術方案：為實現上述技術目的，本發明的瞬變電磁監測煤層頂板注漿效果的方法，使用大功率發射器、磁場傳感器、工礦主機、大功率發射線框和高靈敏度磁探頭，其中大功率發射線框與大功率發射器連接，大功率發射器和高靈敏度磁探頭分別與工礦主機連接。

步驟如下：

步驟一、在地面布設大功率發射線框，注漿前將高靈敏度磁探頭降入鉆孔，高靈敏度磁探頭每下降一段距離后使用大功率發射線框發出瞬變電磁信號，然后通過高靈敏度磁探頭接收磁場信號，并記錄接收磁場信號的測點深度；

步驟二、對鉆孔進行注漿，注漿之后再次將高靈敏度磁探頭降入鉆孔，高靈敏度磁探頭每下降一段距離后使用大功率發射線框發出瞬變電磁信號，然后通過高靈敏度磁探頭接收磁場信號，并記錄接收磁場信號的測點深度；

步驟三、將注漿前后相同深度收集到的兩組信號進行比較，若同一深度下注漿前后的兩個信號電性響應特征一致或者差別較小則說明高靈敏度磁探頭所處鉆孔深度處的注漿效果不好，反之則說明注漿效果好，最終獲得整個注漿鉆孔中注漿不好的位置標記，從而為后續補強施工提供依據。

步驟具體如下：

a煤層頂板注漿鉆孔注漿前，將大功率發射線框圍繞著鉆孔在地面進行鋪設，將鉆孔圍住，且盡量讓孔位于線框中心位置，與高靈敏度磁探頭相連的電纜線標注有深度信息，通過該深度可知道高靈敏度磁探頭在鉆孔中的深度；

b將高靈敏度磁探頭降入鉆孔，并降至到預知的注漿部位；

c用大功率發射器通過大功率發射線框向地面下方激發瞬變電磁信號；

d利用高靈敏度磁探頭接收二次磁場信號并記錄，并根據電纜線標注的深度信息在工礦主機中存儲記錄，存儲信息以[深度，衰減時間，二次磁場信號]的形式存儲為注漿前探測數據；

e利用層頂板注漿鉆孔向煤層頂板進行注漿，注漿后將高靈敏度磁探頭下降到鉆孔中的注漿層位，注漿層位深度預知；

f當高靈敏度磁探頭下降到注漿層位時，使用大功率發射線框向地面下方發射的磁場信號，同時高靈敏度磁探頭接收二次磁場信號；