[实用新型]一种巷道瞬变电磁聚焦超前探测装置

说明书

技术领域

本实用新型主要涉及一种巷道超前探测方法技术领域，尤其涉及一种巷道瞬变电磁聚焦超前探测装置。

背景技术

巷道掘进前方存在诸多影响安全生产的地质问题，其中煤岩层中的含水异常对生产影响较大，因此在巷道掘进施工过程中需要进行超前探测，对前方存在地质问题的位置及特征进行预报。目前利用瞬变电磁法可以获得前方煤岩体的电性特征分布，根据电阻率低值异常判断煤岩层的富水特性，预报相应的位置关系，指导巷道施工安全技术措施制定。目前，现有的瞬变电磁超前探测方法采用多匝一发一收重叠回线的小线框进行瞬变电磁场的发射与接收，其点测数据信息量相对较少，信号受线框本身自感和互感的干扰较大。

实用新型内容

本实用新型目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种巷道瞬变电磁聚焦超前探测装置，通过对测试仪器设备及线框的改进，增加数据采集通道及数据量，减少线框之间的干扰，提高对前方地质异常的测试与判断能力，可利用价值高。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种巷道瞬变电磁聚焦超前探测装置，包括有发射线框和两个接收线框，所述发射线框是用线缆绕制成的7-9匝2.0m边长的方形线框，所述的两个接收线框是用线缆绕制成的16-18匝0.5m边长的方形线框，所述的两个接收线框并排放置在发射线框的中央；所述发射线框和接收线框四周均用硬质杆件作支撑，或者将各线框线缆分开嵌入到软质面板槽上；还包括有瞬变电磁主机和数据处理平台，其中绕制发射线框线缆的两个线头共同接入瞬变电磁主机的发射口，两个接收线框的线头接入瞬变电磁主机的两个接收通道，瞬变电磁主机与数据处理平台相连接。

数据采集时主机以一套发射系统和两套接收系统为主，完成对每一单个测量点的瞬变电磁场激发和接收。其中发射系统发射双极性矩形脉冲，发射频率包括2.5、6.25、12.5、25、62.5Hz；记录系统全程记录供电电流正负峰值大小及断电状态电流值，以及接收线圈中二次涡流场值。巷道超前探测时，根据现场条件按0.2-0.5m移动步距改变测量点位置，实现对巷道掘进工作面多组瞬变电磁超前数据的采集。

结合重叠回线晚期视电阻率经验计算公式对聚焦定源数据进行处理，并结合巷道掘进煤岩层地质条件进行深度校正，获得相应的测深电阻率剖面。根据测试断面的多点视电阻率计算结果形成巷道前方电性综合剖面并进行表达，进一步提高对前方煤岩层富水性的判断精度。

结合掘进巷道煤岩层电性条件及获得的电阻率剖面特征，对探测巷道前方地质条件进行分析判断。通常根据剖面中平均电阻率值大小确定低值异常区，低于平均电阻率值3倍以上可为低阻异常区，结合探测目标对低阻值异常区域进行判断、解释异常位置，并根据异常值差异大小半定量地评价煤岩层富水程度及异常特征。

本实用新型是利用瞬变电磁方法对巷道前方含水异常体进行超前探测的一种技术系统。通过对井下现有瞬变电磁探测中一发一收测试装置系统的改进，形成一发双收的信号发射和接收聚焦装置系统，提高单个测点数据的采集数量和分析精度。通过瞬变电磁法超前成像获得巷道前方煤岩层电阻率分布特征，进一步根据电阻率低值异常评价煤岩层含水特性，预报前方异常位置和特征。

本实用新型的优点是：

1、将重叠回线改进为发射和接收分离的定源聚焦方式，一发双线框接收，提高单点数据采集量，在巷道迎头的连续移动采集数据可形成多测点剖面，提高对前方目标体的勘探分辨能力。

2、一发双收线框嵌入在帆布式软质工作面板中，便于进行巷道迎头工作面贴壁操作，减少空气耦合和线缆之间产生的信号衰减或干扰。

3、改进主机为两通道接收，并在发射双极性矩形脉冲时，全程记录供电电流及接收线圈中二次涡流场，便于后期数据处理与目标体的分析。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为嵌入式线框布置示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种巷道瞬变电磁聚焦超前探测装置，包括有发射线框1和两个接收线框2、3，所述发射线框1是用线缆绕制成的9匝2.0m边长的方形线框，所述的两个接收线框2、3是用线缆绕制成的18匝0.5m边长的方形线框，所述的两个接收线框2、3并排放置在发射线框1的中央；所述发射线框1和接收线框2、3四周均用硬质杆件作支撑，或者将各线框线缆分开嵌入到软质面板槽上；还包括有瞬变电磁主机4和数据处理平台5，其中绕制发射线框1线缆的两个线头共同接入瞬变电磁主机4的发射口，两个接收线框2、3的线头接入瞬变电磁主机4的两个接收通道，瞬变电磁主机4与数据处理平台5相连接。

将发射线框1的接发射口以及接收线框2、3的接收通道端接入瞬变电磁主机4后，根据巷道迎头工作面情况布置测量点，布设线框，设置主机参数，进行单点数据采集。根据测量精度在巷道掘进工作面断面按0.2-0.5m步距移动测点，进一步完成整个断面的多点瞬变电磁超前数据测量。最后根据聚焦电源数据计算方法完成整个断面的数据处理，形成探测范围煤岩层电阻率剖面并进行低阻异常解释与判断。