[发明专利]一种煤矿井下孔巷瞬变电磁叠加超前探测装置及方法

说明书

本发明涉及一种瞬变电磁叠加超前探测装置及方法，属于煤矿开采地球物理勘探技术领域，具体涉及一种煤矿井下孔巷瞬变电磁叠加超前探测装置及方法。本发明将探头置于钻孔中，远离了巷道内的金属机械等干扰源，避开了干扰影响，充分利用煤矿掘进迎头的钻孔条件，提出一种巷道中线圈发射，钻孔内三分量接收的瞬变电磁超前探测装置及方法，既可以通过将接收装置向迎头前方移动从而在不影响矿方掘进工作的前提下避开迎头处金属机械的各种干扰，又可将钻孔中多个位置的超前探测数据叠加处理显示，实现超长距离的迎头前方隐伏水害地质体预报。

技术领域

本发明涉及一种瞬变电磁超前探测装置及方法，属于煤矿开采领域，具体涉及一种煤矿井下孔巷瞬变电磁叠加超前探测装置及方法。

背景技术

目前，随着煤矿开采深度的不断增加，含水构造的超前探测对煤矿安全生产意义重大，矿井瞬变电磁超前探测方法已成为井下最常用的超前探水方法之一。瞬变电磁方法是利用不接地回线或接地电极向地下发送脉冲式或方波式一次电磁场，用线圈或接地电极观测由该脉冲电磁场感应的地下涡流产生的二次电磁场，通过对该二次场的空间和时间的分布分析来认识有关地质问题。

由于煤矿掘进迎头工作时后方近距离存在掘进机、钻机等金属机械，对瞬变电磁探测会带来很大的金属体影响及电磁干扰，需要矿方将这些机械后移，影响矿方正常掘进工作；另一方面，原有矿井瞬变电磁超前探测技术探测深度有限，已不太满足现在正在发展的快速掘进需求。并且现在常规矿井瞬变电磁超前探测使用的接收装置为重叠回线装置，接收使用一个和发射线框规格一样的线圈(一般为2m×2m)，是不可能塞进钻孔中的(超前钻孔直径一般不大于73.5mm)，且只能测量垂直分量信号。

为解决这样几个问题，充分利用煤矿掘进迎头的钻孔条件，提出一种巷道中线圈发射，钻孔内三分量接收的瞬变电磁超前探测装置及方法，既可以通过将接收装置向迎头前方移动从而在不影响矿方掘进工作的前提下避开迎头处金属机械的各种干扰，又可将钻孔中多个位置的超前探测数据叠加处理显示，实现超长距离的迎头前方隐伏水害地质体预报。

发明内容

本发明的主要目的是解决上述所存在的技术问题，提供了一种煤矿井下孔巷瞬变电磁叠加超前探测装置及方法。该装置及方法是一种在煤矿井下巷道中线圈发射，钻孔内三分量接收的瞬变电磁超前探测装置及方法，在不需要后移迎头附近的金属机械的前提下，提供迎头前方150m以上的低阻异常探测功能，扩大迎头前方水害超前探测的控制范围，指出可能存在的含水构造目标，为下一步灾害治理给予目标、方向。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：

一种煤矿井下孔巷瞬变电磁叠加超前探测装置，包括：

发射线框组，包括多匝竖直放置于井下钻孔孔口位置的方形小线框，用于发射瞬变电磁波形；

发射机，采用多路并行设置，与发射线框相连以进行大电流方波发射；

三分量接收探头，与多通道A/D采集装置连接，用于接收地质体受发射波形激发产生的感应电磁场并送至数据处理装置进行处理。

其中：发射机可同时对多个发射线框并行发射相同电流强度的方波，起信号叠加增强的效果。

所述线框边长不大于5m，匝数不小于10匝。

另外，本发明还提供了一种利用所述装置进行煤矿井下孔巷瞬变电磁叠加超前探测的方法：通过以下步骤实现：

(1)施工时，通过推送装置将三分量接收探头送入钻孔内，在某一指定深度让接收探头按相同的角度固定；

(2)沿某一平面按照一定的角度间距旋转孔外的发射线框，采集三分量感应电动势信号并记录发射线框角度，同时利用测斜装置记录测点位置的方位角、倾角、横滚角信息；