[发明专利]瞬变电磁仪和矿井水文地质勘探方法

说明书

技术领域

本发明涉及瞬变电磁探测技术领域，具体而言，涉及瞬变电磁仪和矿井水文地质勘探方法。

背景技术

煤炭是我国的主要能源，在一次能源生产和消费结构中所占的比重超过70%，在国民经济中占有重要的战略地位。我国煤矿开采深度平均每年增加20m以上，随着开采深度和开采强度的不断增加，煤矿安全问题开始显现，特别是近几年，煤矿突水的危害日趋严重。“十一五”期间全国煤矿水害事故分析报告中指出：2006～2010年全国煤矿水害发生10339起，死亡人数16811人，其中较大（死亡3人以上）以上水害事故140起，死亡人数1083人。《煤矿安全生产“十二五”规划》中明确指出：我国煤矿灾害日趋严重，急需进一步完善灾害监控、预测预警与防治技术体系，加大煤矿安全科技攻关，推广使用先进适用技术与装备，提高技术装备的安全保障能力。其早期探测预警技术及装备是煤矿水害防治的关键。

目前，国内外对煤矿水害的监测手段主要有钻探、TSP（Tunnel Seismic Prediction，隧道地震预报）探测技术、探地雷达法、直流电法、瞬变电磁法等。其中，瞬变电磁法凭借体积效应小、方向性强、分辨率高、对低阻区敏感、设备轻便等一些优点，已成为煤矿水害探测的最佳选择方法。矿井瞬变电磁超前探测可以高效准确地探测巷道迎头前方富水状态，可以提高煤矿生产效率、缩短巷道掘进所花费的时间，节约成本，特别是可以在狭小的巷道迎头空间中，工作和数据采集效率高，不影响煤矿巷道的正常掘进，是其它方法所不具备的。

但是，目前的瞬变电磁法存在近距离探测盲区，其主要原因是目前瞬变电磁仪的接收端子通常采用1m×1m的接收线圈，导致接收端子与发射端子之间的互感比较大，从而浅部地层结构反射回的早期信号中所掺杂的一次场互感信号的影响较大，降低了探测结果的准确度。

发明内容

本发明的目的在于提供瞬变电磁仪和矿井水文地质勘探方法，以解决上述瞬变电磁法存在近距离探测盲区的问题。

在本发明的实施例中提供了一种瞬变电磁仪，该瞬变电磁仪的接收端子采用矢量磁力计结构，该矢量磁力计包括三轴磁通门传感器，该三轴磁通门传感器的X、Y、Z三个方向均采用微型线圈作为敏感单元，用于检测包含地质磁场变化信息的磁场信号。

在本发明的实施例中提供了一种矿井水文地质勘探方法，该方法采用上述瞬变电磁仪进行勘探。

本发明实施例提供的瞬变电磁仪采用了三轴磁通门传感器，且其内部X、Y、Z三个方向都有微型线圈作为敏感单元，可实现对微弱信号的高灵敏度检测，能够有效减少近距离探测的盲区，提升了探测的准确度。

附图说明

图1示出了本发明实施例的矢量磁力计的平面阵列示意图；

图2示出了本发明实施例的矢量磁力计的内部结构示意图；

图3示出了本发明实施例的瞬变电磁仪的接收系统的结构示意图；

图4示出了本发明实施例的瞬变电磁仪的接收系统电路原理示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

考虑到目前的瞬变电磁法存在近距离探测盲区的问题，本实施例提供了一种瞬变电磁仪，该瞬变电磁仪的接收端子采用矢量磁力计结构，该矢量磁力计包括三轴磁通门传感器（也可以称为三轴磁通门探头），该三轴磁通门传感器的X、Y、Z三个方向均采用微型线圈作为敏感单元，用于检测包含地质磁场变化信息的磁场信号。

本实施例的瞬变电磁仪采用了三轴磁通门传感器，且其内部X、Y、Z三个方向都有微型线圈作为敏感单元，可实现对微弱信号的高灵敏度检测，相比于1m×1m的接收线圈，本实施例的接收端子可有效减小发射端子与接收端子之间存在的互感，从而减少浅部地层结构反射回的早期信号中所搀杂的一次场互感信号的影响，使瞬变电磁仪的接收端可以接收到更多纯净的早期信号，能够有效减少近距离探测的盲区，提升了探测的准确度。

为了增大瞬变电磁仪的有效探测距离，上述接收端子由5个相同的矢量磁力计以平面阵列的形式组成；具体地，上述接收端子可以采用5个矢量磁力计在平行于发射线圈的平面上组成平面阵列的方式实现。相应地，本实施例的瞬变电磁仪的接收机可以包括：多路同步采集模块，用于同步采集5个相同的矢量磁力计检测的磁场信号。