[发明专利]钻孔底部隐伏水害全方位超前探测装置及其方法

说明书

一种钻孔底部隐伏水害全方位超前探测装置及其方法，该装置包括收发装置和测斜模块，所述收发装置内设有接收装置，所述接收装置包含内骨架以及放置于内骨架内的长条磁芯，所述内骨架外中心法线指向长边方向绕制有接收垂直分量线圈，垂直绕制有接收水平分量线圈，所述收发装置还包含发射装置，所述发射装置包含位于接收装置外缘的外骨架，所述外骨架的外侧绕制有发射垂直分量线圈和发射水平分量线圈，且发射垂直分量线圈和发射水平分量线圈的等效面积相同；由此，本发明利用多源变电流组合发射和多分量并行接收的时域电磁探测装置，确保设备无需移动即可全方位观测设备前方的低阻异常体，最终实现钻孔底部前方隐伏水害的超前地质预报。

技术领域

本发明涉及地球物理勘探的技术领域，尤其涉及一种钻孔底部隐伏水害全方位超前探测装置及其方法。

背景技术

煤矿事故大多出现在巷道掘进期间，突水事故是其中重大灾害之一，为保证巷道安全快速掘进，矿方极为关注未掘区域的隐蔽致灾因素，近年来，随着煤矿井下钻孔物探技术发展，能够探测钻孔径向地质异常体的方法已有较多种类，尤其是可能造成水害威胁的低阻异常体，探测手段和精度均达到了较高水平，但对于矿方非常关注的钻孔底部前方的隐蔽致灾因素探查尚无较好的方法。主要原因在于钻孔空间太小，探测设备无法在平面上移动或转动，不能进行二维或三维观测，缺乏足够的背景数据，也就很难给出前方地质异常的细致分布。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种钻孔底部隐伏水害全方位超前探测装置及其方法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钻孔底部隐伏水害全方位超前探测装置及其方法，有效克服现有技术的缺陷，能全方位观测设备前方的低阻异常体，实现钻孔底部前方隐伏水害的超前地质预报。

为实现上述目的，本发明公开了一种钻孔底部隐伏水害全方位超前探测装置，包括收发装置和测斜模块，所述收发装置设置于测斜模块的前端，其特征在于：

所述收发装置内设有接收装置，所述接收装置包含内骨架以及放置于内骨架内的长条磁芯，所述内骨架外以长条磁芯的中心法线指向长边方向绕制有接收垂直分量线圈，所述内骨架外与长边反向垂直的方向绕制有接收水平分量线圈，所述收发装置还包含位于接收装置外的发射装置，所述发射装置包含位于接收装置外缘的外骨架，所述外骨架的中部外侧与接收垂直分量线圈的方向相同绕制有发射垂直分量线圈，在外骨架外与接收水平分量线圈相同的反向绕制有发射水平分量线圈，且发射垂直分量线圈和发射水平分量线圈的等效面积相同。

其中：由于发射垂直分量线圈的等效面积按照公式(1)进行计算：

S_V＝n_Vπr² (1)

式中n_V为发射垂直分量线圈的匝数，r为外骨架的半径长度；

发射水平分量线圈的等效面积按照公式(2)进行计算：

S_H＝2n_Hrl (2)

式中l为外骨架长边长度；

由公式(1)和公式(2)可推出发射水平分量线圈的匝数应为如下公式(3)所示：

其中n_H为发射水平分量线圈22的匝数。

其中：还包含测试探管，所述测试探管包含发射装置，并在发射装置的外骨架中部内侧布设一个极小的测试接收线圈，测试接收线圈的匝数为20匝以下，线径为0.6mm以下，测试接收线圈绕一垂直轴旋转，轴上方有一固定量角器以控制测试接收线圈的中心法线直线角度。