瞬變電磁超前探測監(jiān)測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種超前測試方法技術(shù)，尤其涉及一種瞬變電磁超前探測監(jiān)測裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在隧道及井巷工程施工過程中，往往會因為地質(zhì)條件不詳而遇到大量的影響安全 生產(chǎn)的地質(zhì)問題，其中斷層構(gòu)造、軟弱層及含水異常體是所要解決的重點問題。為了保證施 工的安全，往往需要對巷道前方地質(zhì)異常體的位置及特征進行探測與評價，這種探測和評 價稱為超前探測。
[0003] 目前，瞬變電磁法作為一種有效的探水方法已廣泛應(yīng)用于巷道掘進工作面超前探 測工作中，但受測試方法限制，現(xiàn)有技術(shù)中，在施工時通常采用人工根據(jù)現(xiàn)場條件進行單一 測點數(shù)據(jù)采集，再移動測點完成整個斷面測試，具體地，由專業(yè)技術(shù)人員下井到待測斷面進 行測量數(shù)據(jù)后再進行計算處理。
[0004] 但是，采用現(xiàn)有技術(shù)，其時效性差，不能實現(xiàn)對巷道迎頭地質(zhì)條件的實時監(jiān)測與預(yù) 報。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型實施例提供一種瞬變電磁超前探測監(jiān)測裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)中對巷 道迎頭地質(zhì)條件的實時監(jiān)測與預(yù)報時效性差的技術(shù)問題。
[0006] 本實用新型提供一種瞬變電磁超前探測監(jiān)測裝置，包括：
[0007] 便攜式發(fā)射和接收單元、數(shù)據(jù)采集站、光纖通訊傳輸平臺以及地面控制中心；
[0008] 數(shù)據(jù)采集站與便攜式發(fā)射和接收單元以及光纖通訊傳輸平臺連接；
[0009] 數(shù)據(jù)采集站，用于通過便攜式發(fā)射和接收單元向測試點發(fā)射測量信號，并通過便 攜式發(fā)射和接收單元接收從測試點返回的瞬變電磁二次感應(yīng)電動勢；以及用于通過光纖通 訊傳輸平臺將瞬變電磁二次感應(yīng)電動勢發(fā)送給地面控制中心；
[0010] 地面控制中心，用于根據(jù)瞬變電磁二次感應(yīng)電動勢獲取電阻率剖面特征。
[0011] 本實用新型提供的瞬變電磁超前探測監(jiān)測裝置，由數(shù)據(jù)采集站通過便攜式發(fā)射和 接收單元實時采集測試點的瞬變電磁二次感應(yīng)電動勢，并通過光纖通訊傳輸平臺將瞬變電 磁二次感應(yīng)電動勢發(fā)送給地面控制中心，由地面控制中心獲取電阻率剖面特征，以實現(xiàn)實 時監(jiān)測整個工作面掘進過程中的前方地質(zhì)條件，另外，采用自動化測量以及遠程數(shù)據(jù)傳輸， 也提高了測量的準確性及傳輸效率。
【附圖說明】
[0012] 為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例 或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是 本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提 下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0013] 圖1為本實用新型瞬變電磁超前探測監(jiān)測裝置實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖2為本實用新型瞬變電磁超前探測監(jiān)測裝置實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖3為本實用新型瞬變電磁超前探測監(jiān)測裝置實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0016] 為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新 型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描 述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤?例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于 本實用新型保護的范圍。
[0017] 圖1為本實用新型瞬變電磁超前探測監(jiān)測裝置實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所 示，本實施例的裝置包括便攜式發(fā)射和接收單元11、數(shù)據(jù)采集站12、光纖通訊傳輸平臺13 以及地面控制中心14,其中，
[0018] 數(shù)據(jù)采集站12與便攜式發(fā)射和接收單元11以及光纖通訊傳輸平臺13連接；
[0019] 數(shù)據(jù)采集站12,用于通過便攜式發(fā)射和接收單元11向測試點發(fā)射測量信號，通過 便攜式發(fā)射和接收單元11接收從測試點返回的的瞬變電磁二次感應(yīng)電動勢，并通過光纖 通訊傳輸平臺13將瞬變電磁二次感應(yīng)電動勢發(fā)送給地面控制中心14 ;
[0020] 地面控制中心14,用于根據(jù)瞬變電磁二次感應(yīng)電動勢獲取電阻率剖面特征。
[0021] 具體地，由現(xiàn)場施工技術(shù)人員在移除掘進工作面迎頭后方的金屬干擾物后，并鋪 設(shè)好便攜式發(fā)射和接收單元11，同時在距離掘進工作面迎頭后方的l〇m_20m范圍內(nèi)布置可 移動式數(shù)據(jù)采集站12,根據(jù)巷道迎頭工作面情況設(shè)置好測試點，數(shù)據(jù)采集站12通過便攜式 發(fā)射和接收單元11向測試點發(fā)射測量信號，并通過便攜式發(fā)射和接收單元11接收從測試 點返回的瞬變電磁二次感應(yīng)電動勢。
[0022] 具體的，數(shù)據(jù)采集站12記錄并存儲測試點的瞬變電磁二次感應(yīng)電動勢，其中，每 當完成一個測量點瞬變電磁二次感應(yīng)電動勢數(shù)據(jù)的采集后，按〇. 2m-0. 5m間距移動便攜式 發(fā)射和接收單元11，更換測試點，進行下一測試點的瞬變電磁二次感應(yīng)電動勢的數(shù)據(jù)采集， 直至完成對整個巷道掘進工作面測試斷面的瞬變電磁二次感應(yīng)電動勢的數(shù)據(jù)采集，完成記 錄和存儲數(shù)據(jù)，并通過光纖通訊傳輸平臺13與地面控制中心14進行數(shù)據(jù)傳輸。
[0023] 具體的，地面控制中心14通過控制平臺可以實時讀取井下數(shù)據(jù)采集站12的數(shù)據(jù)， 同時，數(shù)據(jù)處理結(jié)果也可通過光纖通訊傳輸平臺13反饋到數(shù)據(jù)采集站12供調(diào)閱顯示，對其 中的異常位置等信息進行表述。
[0024] 通過結(jié)合掘進巷道煤巖層電性條件及獲取電阻率剖面特征，對巷道前方的地質(zhì)條 件進行分析判斷，具體的，根據(jù)測試剖面電阻率相對低異常進行煤巖層富水判斷，即對測試 剖面中電阻率值在幾個歐姆?米（即D?!!!)的位置確定為低值異常區(qū)，并根據(jù)其值的大小 進行細致評估與解釋，預(yù)報其存在的水害安全問題。
[0025] 本實用新型提供的瞬變電磁超前探測監(jiān)測裝置，由數(shù)據(jù)采集站通過便攜式發(fā)射和 接收單元實時采集測試點的瞬變電磁二次感應(yīng)電動勢，并通過光纖通訊傳輸平臺將瞬變電 磁二次感應(yīng)電動勢發(fā)送給地面控制中心，最后由地面控制中心獲取電阻率剖面特征，以實 現(xiàn)實時監(jiān)測整個工作面掘進過程中的前方地質(zhì)條件，另外，采用自動化測量以及遠程數(shù)據(jù) 傳輸，也提高了測量的準確性及傳輸效率。
[0026] 圖2為本實用新型瞬變電磁超前探測監(jiān)測裝置實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所 示，便攜式發(fā)射和接收單元11包括發(fā)射線框20和接收線框30,上述發(fā)射線框20和接收線 框30均為重疊回線結(jié)構(gòu)，且上述發(fā)射線框20與接收線框30相互分離，具體的，該重疊回線 結(jié)構(gòu)可以降低該發(fā)射線框20和接收線框30之間的互感影響，提高采集的瞬變電磁數(shù)據(jù)質(zhì) 量。
[0027] 優(yōu)選地，上述發(fā)射線框和接收線框之間的間距為0. 05米-0. 1米，可以減少相互之 間的干擾。
[0028] 優(yōu)選地，上述發(fā)射線框的線纜為10匝、邊長為2米，上述接收線框的線纜為20匝、 邊長為2米。
[0029] 進一步地，上述發(fā)射線纜和接收線纜可以固定在軟質(zhì)掛件40中，具體的可以用軟 質(zhì)塑膠固定在特制的簾式或毯式掛件中，但并不以此為限。
[0030] 圖3為本實用新型瞬變電磁超前探測監(jiān)測裝置實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所 示，數(shù)據(jù)采集站12包括：參數(shù)選擇模塊121、數(shù)據(jù)采集模塊122、顯示模塊123、通訊模塊124 和供電模塊125 ;其中，
[0031] 參數(shù)選擇模塊121包括多個不同發(fā)射頻率的數(shù)據(jù)采集開關(guān)。具體地，可以選擇發(fā) 射頻率為2. 5Hz、6. 25Hz、25Hz以及62. 5Hz的數(shù)據(jù)采集開關(guān)。
[0032] 數(shù)據(jù)采集模塊122用于采集測試點的瞬變電磁二次感應(yīng)電動勢。
[0033] 顯示模塊123用于對瞬變電磁二次感應(yīng)電動勢進行顯示和回放。
[0034] 通訊模塊124與光纖通訊傳輸平臺13連接，用于通過光纖通訊傳輸平臺13將所 述瞬變電磁二次感應(yīng)電動勢發(fā)送給地面控制中心14。
[0035] 供電模塊125用于為所述數(shù)據(jù)采集站12進行供電，進一步地，供電模塊125采用 蓄電池充電形式和外接電源兩種供電方法，便于保證井下特殊條件數(shù)據(jù)連續(xù)采集。
[0036] 具體的，以參數(shù)選擇模塊121上設(shè)置有發(fā)射頻率為2. 5Hz、6. 25Hz、25Hz以及 62. 5Hz的數(shù)據(jù)采集開關(guān)為例，通常可以選擇6. 25Hz的數(shù)據(jù)采集開關(guān)進行超前數(shù)據(jù)采集。數(shù) 據(jù)采集模塊122采集測試點的瞬變電磁二次感應(yīng)電動勢，并實時對接收瞬變電磁二次感應(yīng) 電動勢進行存儲，顯示模塊123可以對實時采集的瞬變電磁二次感應(yīng)電動勢以及其他參數(shù) 進行顯示和回放。
[0037] 進一步地，瞬變電磁超前探測監(jiān)測裝置的地面控制中心，具體用于根據(jù)公式
【主權(quán)項】
1. 一種瞬變電磁超前探測監(jiān)測裝置，其特征在于，包括：便攜式發(fā)射和接收單元、數(shù)據(jù) 采集站、光纖通訊傳輸平臺以及地面控制中心； 所述數(shù)據(jù)采集站與所述便攜式發(fā)射和接收單元以及所述光纖通訊傳輸平臺連接； 所述數(shù)據(jù)采集站，用于通過所述便攜式發(fā)射和接收單元向測試點發(fā)射測量信號，并通 過所述便攜式發(fā)射和接收單元接收從測試點返回的瞬變電磁二次感應(yīng)電動勢；以及用于通 過所述光纖通訊傳輸平臺將所述瞬變電磁二次感應(yīng)電動勢發(fā)送給地面控制中心； 所述地面控制中心，用于根據(jù)所述瞬變電磁二次感應(yīng)電動勢獲取電阻率剖面特征。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞬變電磁超前探測監(jiān)測裝置，其特征在于，所述便攜式發(fā)射 和接收單元包括發(fā)射線框和接收線框，所述發(fā)射線框和接收線框均為重疊回線結(jié)構(gòu)，且所 述發(fā)射線框與接收線框相互分離。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的瞬變電磁超前探測監(jiān)測裝置，其特征在于，所述發(fā)射線框和 所述接收線框之間的間距為〇. 05米-0. 1米。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的瞬變電磁超前探測監(jiān)測裝置，其特征在于，所述發(fā)射 線框的線纜為10匝、邊長為2米，所述接收線框的線纜為20匝、邊長為2米。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的瞬變電磁超前探測監(jiān)測裝置，其特征在于，所述發(fā)射線纜和 接收線纜固定在軟質(zhì)掛件中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的瞬變電磁超前探測監(jiān)測裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集站 包括：參數(shù)選擇模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、顯示模塊、通訊模塊和供電模塊； 所述參數(shù)選擇模塊，包括多個不同發(fā)射頻率的數(shù)據(jù)采集開關(guān)； 所述數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集所述測試點的瞬變電磁二次感應(yīng)電動勢； 所述顯示模塊，用于對瞬變電磁二次感應(yīng)電動勢進行顯示和回放； 所述通訊模塊，與所述光纖通訊傳輸平臺連接，用于通過所述光纖通訊傳輸平臺將所 述瞬變電磁二次感應(yīng)電動勢發(fā)送給地面控制中心； 所述供電模塊，用于為所述數(shù)據(jù)采集站進行供電。
【專利摘要】本實用新型實施例提供一種瞬變電磁超前探測監(jiān)測裝置。本實用新型瞬變電磁超前探測監(jiān)測裝置，包括：便攜式發(fā)射和接收單元、數(shù)據(jù)采集站、光纖通訊傳輸平臺以及地面控制中心。本實用新型實施例實現(xiàn)了遠程數(shù)據(jù)的傳輸與操作控制，提高了對前方近距離地質(zhì)條件的判斷能力和精度。
【IPC分類】G01V3-00
【公開號】CN204515162
【申請?zhí)枴緾N201520009347
【發(fā)明人】徐翀, 張平松, 韓云春, 顏事龍, 張寒, 吳榮新, 任波, 郭立全, 胡雄武, 許時昂
【申請人】淮南礦業(yè)(集團)有限責任公司, 安徽理工大學
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年1月7日