一種礦井瞬變電磁超前探測的巷道效應(yīng)消除方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及地質(zhì)探測領(lǐng)域，具體涉及一種礦井瞬變電磁超前探測的巷道效應(yīng)消除 方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 瞬變電磁場是一種渦流場，在介質(zhì)中以擴散形式傳播。如圖IA所示，在以往的地 下瞬變電磁法超前探測中，在巷道掌子面位置處，放置直立發(fā)射線圈，電磁場向掌子面的 前方和后方同時傳播，雖然傳播特性比較復(fù)雜，但在巷道掌子面尺寸（寬度和高度一般為 12m)大于發(fā)射回線邊長（回線邊長一般為3m) 3倍的情況下，可以忽略巷道側(cè)面圍巖產(chǎn)生的 感應(yīng)場，近似認為渦流場只向巷道掌子面前方傳播。這種近似情況下的場的傳播機制更接 近于半空間的場，可以按照成熟的地面瞬變電磁半空間理論進行解釋。
[0003] 在井下頂?shù)装搴蕴綔y時，如圖IB所示，線圈水平放置，測量來自于頂部和底 部的信息，主要目的是為了探測礦井工作面頂板、底板巖層富水性。由于巷道高度一般較 低，因此這種探測方式可近似看作是全空間探測方式，其工作的理論基礎(chǔ)是礦井全空間瞬 變電磁理論，可以按照全空間探測處理技術(shù)進行資料處理和解釋。
[0004] 目前，針對礦區(qū)井下所進行的瞬變電磁超前探測所測量的數(shù)據(jù)較不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種礦井瞬變電磁超前探測的巷道效應(yīng)消除方法和裝置，其目的是解 決現(xiàn)有的針對礦區(qū)井下所進行的瞬變電磁超前探測所測量的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問題。
[0006] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：
[0007] -種礦井瞬變電磁超前探測的巷道效應(yīng)消除方法，巷道效應(yīng)消除方法包括：獲得 待測礦井巷道的采掘面處的瞬變電磁掃描測量數(shù)據(jù)；通過在采掘面后方預(yù)定距離處進行測 量，獲得純巷道響應(yīng)數(shù)據(jù)；以及利用純巷道響應(yīng)數(shù)據(jù)，校正采掘面處的瞬變電磁掃描測量數(shù) 據(jù)，以消除巷道效應(yīng)。
[0008] 優(yōu)選地，采掘面處的瞬變電磁掃描測量數(shù)據(jù)是在至少一個預(yù)定探測方向上獲得 的，其中，利用純巷道響應(yīng)數(shù)據(jù)校正采掘面處的瞬變電磁掃描測量數(shù)據(jù)的步驟包括：根據(jù)純 巷道響應(yīng)數(shù)據(jù)，獲得至少一個預(yù)定探測方向各自對應(yīng)的巷道效應(yīng)校正量；以及針對至少一 個預(yù)定探測方向中的每個方向，獲得該方向上獲得的采掘面處的瞬變電磁掃描測量數(shù)據(jù)與 該方向?qū)?yīng)的巷道效應(yīng)校正量之差，作為校正后的瞬變電磁掃描測量數(shù)據(jù)。
[0009] 優(yōu)選地，獲得至少一個預(yù)定探測方向各自對應(yīng)的巷道效應(yīng)校正量的步驟包 括：針對至少一個預(yù)定探測方向中的每一個方向，將該方向與掘進方向之間的夾角記 為Θ，將純巷道響應(yīng)數(shù)據(jù)記為VniU)，將該方向?qū)?yīng)的巷道效應(yīng)校正量記為V e (t)，則：
[0010] 優(yōu)選地，純巷道響應(yīng)數(shù)據(jù)通過如下方式獲得：在采掘面后方預(yù)定距離處、以0°作 為探測角度進行測量，將此測量所得數(shù)據(jù)作為純巷道響應(yīng)數(shù)據(jù)，其中，探測角度為0°表示 發(fā)射線圈的中心法線方向與掘進方向之間的夾角為0°。
[0011] 優(yōu)選地，所述預(yù)定距離為100米。
[0012] 一種礦井瞬變電磁超前探測的巷道效應(yīng)消除裝置，巷道效應(yīng)消除裝置包括：測量 數(shù)據(jù)獲得單元，其用于獲得待測礦井巷道的采掘面處的瞬變電磁掃描測量數(shù)據(jù)；純巷道響 應(yīng)數(shù)據(jù)獲得單元，其用于通過在采掘面后方預(yù)定距離處進行測量，獲得純巷道響應(yīng)數(shù)據(jù)；以 及校正單元，其用于利用純巷道響應(yīng)數(shù)據(jù)，校正采掘面處的瞬變電磁掃描測量數(shù)據(jù)，以消除 巷道效應(yīng)。
[0013] 優(yōu)選地，測量數(shù)據(jù)獲得單元在至少一個預(yù)定探測方向上獲得采掘面處的瞬變電磁 掃描測量數(shù)據(jù)，其中，校正單元用于：根據(jù)純巷道響應(yīng)數(shù)據(jù)，獲得至少一個預(yù)定探測方向各 自對應(yīng)的巷道效應(yīng)校正量；以及針對至少一個預(yù)定探測方向中的每個方向，獲得該方向上 獲得的采掘面處的瞬變電磁掃描測量數(shù)據(jù)與該方向?qū)?yīng)的巷道效應(yīng)校正量之差，作為校正 后的瞬變電磁掃描測量數(shù)據(jù)。
[0014] 優(yōu)選地，校正單元用于：針對至少一個預(yù)定探測方向中的每一個方向，將該方向與 掘進方向之間的夾角記為Θ，將純巷道響應(yīng)數(shù)據(jù)記為V niU)，將該方向?qū)?yīng)的巷道效應(yīng)校正
[0015] 優(yōu)選地，純巷道響應(yīng)數(shù)據(jù)獲得單元用于：在采掘面后方預(yù)定距離處、以0°作為探 測角度進行測量，將此測量所得數(shù)據(jù)作為純巷道響應(yīng)數(shù)據(jù)，其中，探測角度為〇°表示發(fā)射 線圈的中心法線方向與掘進方向之間的夾角為0 °。
[0016] 優(yōu)選地，所述預(yù)定距離為100米。
[0017] 本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：
[0018] 本發(fā)明的一種礦井瞬變電磁超前探測的巷道效應(yīng)消除方法和裝置，能夠?qū)λ沧冸?磁超前探測數(shù)據(jù)進行巷道效應(yīng)校正，使得利用該巷道效應(yīng)消除方法或裝置所校正后的瞬變 電磁超前探測數(shù)據(jù)較準(zhǔn)確，校正后的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率能夠達到80%以上，實際應(yīng)用意義重大。
【附圖說明】
[0019] 圖IA是煤礦井下瞬變電磁超前探測測量模式的示意圖；
[0020] 圖IB是煤礦井下瞬變電磁頂?shù)装搴蕴綔y測量模式的示意圖；
[0021] 圖2是本發(fā)明實施例的一種礦井瞬變電磁超前探測的巷道效應(yīng)消除方法的一個 示例的流程圖；
[0022] 圖3A是煤礦井下瞬變電磁超前探測示意圖；
[0023] 圖3B是煤礦井下瞬變電磁超前探測數(shù)據(jù)探測工作示意圖
[0024] 圖3C是純巷道響應(yīng)數(shù)據(jù)探測工作示意圖；
[0025] 圖3D是巷道效應(yīng)數(shù)據(jù)校正量說明示意圖；
[0026] 圖4是本發(fā)明的實施例的一種礦井瞬變電磁超前探測的巷道效應(yīng)消除裝置的框 圖；
[0027] 圖5A是Θ = 〇°時掌子面處實測數(shù)據(jù)與巷道數(shù)據(jù)校正量的對比圖；
[0028] 圖5B是Θ =30°時掌子面處實測數(shù)據(jù)與巷道數(shù)據(jù)校正量的對比圖；
[0029] 圖5C是θ = 〇°時原始數(shù)據(jù)與校正后數(shù)據(jù)對比圖；
[0030] 圖是Θ = 30°時原始數(shù)據(jù)與校正后數(shù)據(jù)對比圖。
【具體實施方式】
[0031] 為使本發(fā)明的發(fā)明目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚明了，下面結(jié)合附圖對本 發(fā)明的實施例進行說明，需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例和實施例中 的特征可以相互任意組合。
[0032] 結(jié)合以上描述，可以理解，為了查明煤礦掘進頭前方的地質(zhì)和電性結(jié)構(gòu)，礦井瞬變 電磁法超前探測是在巷道掌子面處進行的，可以采用與圖IA類似的扇形化測量模式進行 數(shù)據(jù)探測，即在掘進頭位置放置小線框回線，以巷道正前方為中心軸，按一定的角度（10° 或15° )往兩幫分別進行不同方向探測，最終形成扇形探測斷面，如圖3A所示。圖3A中箭 頭表示同一斷面上不同的探測方向，虛線框表示掘進頭前方的異常體。設(shè)掘進頭正前方為 z軸，z軸所指方向為0°，用與z軸所夾的角度Θ來定義探測方向（z軸左側(cè)的角度為負， 右側(cè)的角度為正），U(-0 i)表示z軸左側(cè)與z軸成Θ i角度方向上的實測信號值，υ(+θ i) 表示z軸右側(cè)與z軸成Θ i角度方向上的實測信號值。
[0033] 然而，當(dāng)采用圖3A所示的測量模式進行工作時，由于煤礦巷道尺寸（例如高度和 寬度約3m)與發(fā)射線圈大?。ɡ邕呴L2m)基本相當(dāng)，不能采用圖IA所示的半空間處理解 釋技術(shù)，而在資料處理和解釋借用了圖IB所示的全空間處理解釋技術(shù)。但實際上，由于巷 道長度較長，圖3A所示的測量模式并不是嚴(yán)格意義上的全空間測量，還存在巷道空間的影 響，即巷道效應(yīng)。
[0034] 針對這一情況，本發(fā)明的實施例提供了一種礦井瞬變電磁超前探測的巷道效應(yīng)消 除方法，該巷道效應(yīng)消除方法包括：獲得待測礦井巷道的采掘面處的瞬變電磁掃描測量數(shù) 據(jù)；通過在采掘面后方預(yù)定距離處進行測量，獲得純巷道響應(yīng)數(shù)據(jù)；以及利用純巷道響應(yīng) 數(shù)據(jù)，校正采掘面處的瞬變電磁掃描測