[發明專利]一種煤礦井下隨鉆方位電磁遠探測裝置及其設計方法

有效

• 申請號: 202211422698.7
• 申請日: 2022-11-15
• 公開（公告）號: CN115469367B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 陳剛;李泉新;王傳留;陳龍;鄒祖杰;張冀冠;楊冬冬;陳翔
• 申請（專利權）人: 中煤科工西安研究院（集團）有限公司
• 主分類號: G01V3/30
• 分類號: G01V3/30;G06F30/23;E21F17/18;H01Q1/22;H01Q1/36;H01Q11/08;H01Q21/00;G06F119/14
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 國旭東

本發明公開了一種煤礦井下隨鉆方位電磁遠探測裝置及其設計方法，探測裝置包括布設在鉆鋌內的供電單元、電源管理模塊、智能管理發射模塊、陣列線圈系、信號處理模塊和無線通信模塊；本發明方法提供了煤礦井下隨鉆方位電磁遠探測裝置的設計方法，尤其是通過對電源管理模塊內的本安電路的參數、雙重過壓過流保護電路的參數、微弱信號檢測電路和雙重過壓過流保護電路的設計，以及隔爆外殼體結構設計，最終實現對檢測裝置的本安防爆設計，采用本發明的設計方法能夠設計出適合在煤礦井下含有高濃度瓦斯爆炸性氣體的環境中使用的隨鉆方位電磁遠探測裝置，從而克服了現有技術中井下煤礦井下隨鉆探測設備存在的安全風險。

技術領域

本發明屬于鉆探裝備技術領域，涉及煤礦巷道孔中鉆探裝備，具體涉及一種煤礦井下隨鉆方位電磁遠探測裝置及其設計方法，適用于煤礦井下煤巖界面探測、含水體探測及異常地質體探測。

背景技術

煤礦井下作業區通常有易燃易爆氣體存在，為此，需要滿足GB3836防爆本安標準。常用的防爆型式有隔爆型、本質安全型和澆封型等。其中隔爆型要求設備外殼、密封處能有效將電器設備內部與外部隔絕，設備內部即使產生電弧、發生爆炸也不會引爆外界的瓦斯及煤塵爆炸，從而達到防爆效果。本質安全電路的實質要求為規定故障情況下或電路正常狀態下，電路滿足任何熱效應或任何電火花都不會使規定爆炸混合物爆炸。煤礦井下使用電氣設備需要滿足在最不利的配置下進行外殼防護、溫度、火花點燃等試驗的要求。

煤礦生產以礦井下巷道作業為主，受煤層所處地質構造等因素影響，在采掘過程中易發生頂板塌方、透水及瓦斯突出等地質災害，嚴重威脅人員生命及煤礦安全生產。煤礦井下巷道、工作面空間狹小、鉆孔直徑小，且存在瓦斯、煤塵等易燃易爆氣體，為Ⅰ類爆炸性環境。在煤礦開采前的地質勘探階段，主要通過地面鉆探與地面物探技術相結合，煤層的大致賦存狀況和大概的地質構造分布情況能夠基本勘察查清。但在鉆采時常遇到以下問題：占有比例較高的、幾米大小的小構造的分布情況認識不清；煤層小構造的異常探測無法通過地面物探技術解決；煤層薄厚變化和橫向高低起伏及泥巖夾層情況難以預測；最終給順煤層勘探開發帶來很大的困難。而小構造薄弱帶與巷道掘進中遇到的透水、瓦斯突出、冒頂等災害息息相關。因此，如何在煤層釆、掘工作的前期實現順煤層超前探測，是預防災害保障安全生產的根本問題。研制高精度、大探測半徑井孔測量儀器對未開采地層進行超前探測、實現井下工作面透明化具有至關重要的意義，目前，國內外未見能夠滿足對煤礦井下鉆孔內煤巖界面、含水體及異常地質體進行隨鉆方位探測要求的防爆探測儀設備。

發明內容

本發明的目的在于提供一種煤礦井下隨鉆方位電磁遠探測裝置及其設計方法，以解決現有技術中由于缺少適用的探測裝置而導致的順煤層勘探開發時煤層小構造異常探測困難的技術問題，實現井下工作面探測區域的透明化。

本發明所采用的技術方案是：

一種煤礦井下隨鉆方位電磁遠探測裝置，包括布設在鉆鋌內的供電單元、電源管理模塊、智能管理發射模塊、陣列線圈系、信號處理模塊和無線通信模塊；

所述供電單元與電源管理模塊相連，所述電源管理模塊分別與智能管理發射模塊、陣列線圈系和信號處理模塊相連，所述供電單元、電源管理模塊、信號處理模塊均可通過無線通信模塊與遠程服務器通信連接；

所述電源管理模塊用于根據確定的供電參數管理供電單元對所述智能管理發射模塊、陣列線圈系、無線通信模塊和信號處理模塊的供電；

所述智能管理發射模塊用于控制陣列線圈系向地層發射不同頻率的電磁波；

所述信號處理模塊用于對電磁波經地層傳播后返回的定向電動勢數據進行接收和預處理，并通過無線通信模塊將預處理后的定向電動勢數據發送至遠程服務器。

本發明還具有以下技術特征：

具體的，所述電源管理模塊包括雙重過壓過流保護電路，所述信號接收模塊包括微弱信號檢測電路。