[发明专利]基于核磁传感器的煤矿井下含水量实时监测系统及方法

权利要求书

1.一种基于核磁传感器的煤矿井下含水量实时监测系统，其特征在于：包括设置在煤层（1）中的核磁探测系统，核磁探测系统通过井下电缆（14）连接有井下分站（20），井下分站（20）通过电缆（21）与设置在地面的地面基站（22）连接，地面基站（22）通过无线信号（24）与指挥中心（23）连接；

所述核磁探测系统包括玻纤筒（3），玻纤筒（3）内设有微核磁传感器（8），微核磁传感器（8）通过提拉钢丝（6）与设置在玻纤筒（3）外侧的转轮（10）相连接，其中微核磁传感器（8）还通过信号线（9）连接有设置在玻纤筒（3）外侧的核磁控制器（13），核磁控制器（13）用以控制微核磁传感器（8）所发射的射频脉冲和回波信号的采集；

所述玻纤筒（3）为长度可调的密封结构，包括多节能够首尾连接的连接玻纤筒（3-2），连接玻纤筒（3-2）的底部设有玻纤筒底部（3-1），顶部设有玻纤筒顶盖（3-3），其中连接玻纤筒（3-2）的数量根据需要设定，通过加减连接玻纤筒（3-2）改变玻纤筒（3）的长度，其中连接玻纤筒（3-2）之间以及玻纤筒底部（3-1）、玻纤筒顶盖（3-3）通过螺纹（7）连接；玻纤筒（3）内侧与微核磁传感器（8）外侧之间等间距设有四组支撑台（4），便于微核磁传感器（8）在玻纤筒（3）内滑动；

微核磁传感器（8）前端和后端均覆盖有垫块（15），微核磁传感器（8）的前端设有用以连接提拉钢丝（6）的固定扣（17），微核磁传感器（8）的后端连接有信号线（9），信号线（9）延伸出玻纤筒（3）；

所述玻纤筒底部（3-1）内侧设有固定圆环（5），微核磁传感器（8）前端连接的提拉钢丝（6）穿过固定圆环（5）后反向穿出玻纤筒（3），出玻纤筒（3）的提拉钢丝（6）绕在转轮（10）之后再返回玻纤筒（3）与微核磁传感器（8）后端连接，使微核磁传感器（8）通过提拉钢丝（6）绕在转轮（10）与固定圆环（5）之间，转轮（10）配合提拉钢丝（6）实现微核磁传感器（8）在玻纤筒（3）内的往返移动。

2.根据权利要求1所述的基于核磁传感器的煤矿井下含水量实时监测系统，其特征在于：所述微核磁传感器（8）包括设置在微核磁传感器壳体内的永磁铁（19）和信号接收器，永磁铁（19）外侧缠绕有线圈（18）。

3.根据权利要求1所述的基于核磁传感器的煤矿井下含水量实时监测系统，其特征在于：所述玻纤筒（3）内直径100mm，外直径110mm，玻纤筒底部（3-1）长度为0.3m，每节连接玻纤筒（3-2）长度为1m，玻纤筒顶盖（3-3）长度为0.5m。

4.一种使用上述任一权利要求所述基于核磁传感器的煤矿井下含水量实时监测系统的监测方法，其特征在于步骤如下：

A、在煤巷（11）掘进过程中布置钻场（12），根据监测需要，向掘进面前方、煤层（1）中、煤层顶底板中打直径为113mm的钻孔（2），之后使用提拉钢丝（6）固定在微核磁传感器（8）前端的固定扣（17）上，并将提拉钢丝（6）穿过玻纤筒底部（3-1）的固定圆环（5），在玻纤筒底部（3-1）上安装连接玻纤筒（3-2）同时将安装好的玻纤筒部分向钻孔（2）中安装，通过螺纹（7）把连接玻纤筒（3-2）依次连接起来，在连接玻纤筒（3-2）的连接过程中，将微核磁传感器（8）上连接的提拉钢丝（6）和信号线（9）穿过玻纤筒（3），最后一节连接玻纤筒顶盖（3-3），并将提拉钢丝（6）另一端绕过转轮（10）固定在微核磁传感器（8）的后端形成无极绳结构，将信号线（9）连接核磁控制器（13）；

B、连接完成后设置好微核磁传感器（8）的射频脉冲参数；

C、微核磁传感器（8）调整好后，开始监测；

D、在钻场（12）打垂直钻孔（2）安装核磁探测系统，能够监测顶板岩层的含水量变化；向底板打钻孔（2）安装核磁探测系统能够监测底板岩层的含水量变化情况；向煤层内打钻孔（2）安装核磁探测系统能够监测煤层含水量变化，向在地质勘探中遇到的地质构造异常区布置微核磁传感器（8），可监测地质异常区的含水量变化；每隔100m布置一个钻场，实现矿井各岩层含水量信息的三维立体监测。