[发明专利]煤矿井下孔中多分量瞬变电磁法

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿井物探方法，特别是一种煤矿井下孔中多分量瞬变电磁法。

背景技术

瞬变电磁法是通过发射线圈向地质体发送瞬变一次场，这种迅速衰减的电场在地质体中感应出新的涡流场（二次场），磁探头接收二次场的变化特征来反演地质电性特征。瞬变电磁法主要优点是施工方便，效果清晰，其主要缺点有以下：

1、在瞬变电磁法中，干扰信号主要是天然电磁场噪声和人文干扰等，又称为背景场。在煤矿井下，由于电气设备运转时的人文干扰场会严重干扰瞬变电磁仪的探测，接收线圈很难避免干扰；

2、用接收线圈接收二次场信号只有一个分量，方位单一，需要多次多方位探测才能形成真实的三维数据。

发明内容

本发明提供煤矿井下一种煤矿井下孔中多分量瞬变电磁法及其专用的瞬变电磁法，可以避免了地质体外部的巷道、迎头、工作面上的电气设备运转时的人文干扰场；并且可以接收来自不同方位的二次场，从而可以更真实的反演地质体三维数据。

本发明是这样实现的：一种煤矿井下孔中多分量瞬变电磁法，其特征在于包括以下几个步骤：

a)  根据探测点设计需要，在被测地质体探测点位置钻探测孔，所述探测孔的要求为：

位置：垂直于迎头或侧帮或顶底板；

孔径：比磁探头大20-50mm； 

孔深：2-20米；

b)  将磁探头插入探测孔中;

c)  将发射线圈靠在孔外，紧贴于迎头或侧帮或顶底板，发射线圈的中心可以与磁探头轴心重合，也可以偏离；

d)  将发射线圈连接到发射机，发射机通过电缆向发射线圈发送双极性矩形脉冲，发射线圈向地质体发射一次激励场；

e)  将磁探头连接到接收机，接收机通过连接电缆接收多方位的二次场数据；

f)  根据磁探头的分量数，按瞬变电磁法的算法计算出各分量的视电阻率，再做深度转换，计算出不同方位、不同深度的视电阻率；以视电阻率为反演基础数据，将不同方位的瞬变二次场数据进行联合反演，得到三维数据体。

所述方法中采用的瞬变电磁仪包括发射机和接收机，发射机包括发射电源、发射控制电路、发射线圈；所述接收机包括磁探头、接收信号调理电路、ADC、接收电源和数据处理平台，磁探头通过电缆连接在接收信号调理电路输入端，ADC输入端连接在信号调理电路输出端，ADC输出端连接到数据处理器平台，接收电源给接收信号调理电路、ADC和数据处理平台供电,磁探头接收地质体产生的二次场，二次场通过接收信号调理电路放大后送到ADC做数模转换，然后给数据处理平台做反演计算。

所述磁探头包括磁敏元件和低噪声运放电路，磁敏元件连接低噪声运放电路后再通过电缆连接到接收机的接收信号调理电路输入端。

所述磁探头外形为圆柱体。

所述磁敏元件是一种可以输出模拟信号的线性磁传感器，所述线性磁传感器输出电压随输入的磁力密度线性而变化。

所述磁敏元件分别可按以下方式安装：

1)  作为单分量时：沿磁探头轴向：X；

2)  作为三分量时：沿磁探头轴向：X，沿垂直方向：Y，沿水平方向：Z；

3)  作为九分量时：

沿磁探头轴向：X，

沿垂直方向：Y

沿Y顺时针方向转45°：YZ’

沿水平方向：Z

沿Z反方向：Z’

沿Z’ 顺时针方向转45°：Z’Y’

沿Y反方向：Y’

沿Y’ 顺时针方向转45°：Y’Z

沿Z顺时针方向转45°： ZY。

本发明提供煤矿井下孔中多分量瞬变电磁法，由于磁探头是深入到被测地质体的内部，避免了地质体外部的巷道、迎头、工作面上的电气设备运转时的人文干扰场；由于磁探头是多分量的，接收来自不同方位的二次场，可以真实反演地质体三维数据。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1是煤矿井下孔中多分量瞬变电磁仪的整体结构框图。

图2是煤矿井下孔中多分量瞬变电磁仪的磁探头的外形图。

图3是煤矿井下孔中多分量瞬变电磁仪的发射线圈的外形图。

图4是煤矿井下孔中多分量瞬变电磁法中的探测孔的结构图。

图5是煤矿井下孔中多分量瞬变电磁法中的磁探头插入探测孔的结构图。

图6是煤矿井下孔中多分量瞬变电磁法中的磁探头、探测孔和发射线圈三者的位置图。