老窑巷道赋水与否超前探测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种老窑巷道赋水与否超前探测装置，在地面布设发射机和发射线圈，在巷道内布设接收机和接收线圈.且直接向地下发射激励磁场，大大拓宽了发射线圈布线的范围，避免了巷道防爆、低电流等要求，可增大发射电流或增大发射线圈的匝数及等效面积，接收到微弱的核磁共振信号，减小了巷道内增加线圈等效面积或匝数等困难的操作。接收机体积小、重量轻，可以任意移动接收机的位置，可以准确、有效地检测出是否含有水，水体的水量，可准确的确定水体的位置。能够超前探测150m，在巷道内可以采用放置多个接收机，可以实现对整个巷道内的指定区域的探测，结果可靠性高，能够实现老窑赋水与否的定点探测。
【专利说明】老窑巷道赋水与否超前探测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种巷道超前探测装置，尤其是老窑巷道的赋水超前探测。
【背景技术】
[0002]老窑是指开采年代久远的矿井，已经多年不用。由于开采年代久远，矿井中的情况难以掌握，尤其是，是否存在积水，积水范围多大、积水量是多少不清。这对该老窑下层的采矿巷道会带来极其严重的突水危险，极大的危害开采巷道的矿工的人生安全。
[0003]CN102062877A公开了一种“对前方水体超前探测的核磁共振探测装置及探测方法”。涉及一种对前方水体超前探测的核磁共振探测装置及探测方法。是由计算机通过串口总线分别与系统控制器、大功率电源、信号采集单元相连，系统控制器经桥路驱动器、大功率H型发射桥路和配谐电容与发射线圈连接构成。采用垂直布设线圈模式，有效降低线圈的占用面积，直接探明前方一定距离内地下地质情况。但是由于发射线圈处于巷道内，对发射机的发射电流和发射线圈的面积有很大的限制，探测结果不明显，准确度低。
[0004]CN102213773A公开了一种“用于巷道掘进时对巷道迎头前方及周边的含水体或其他不良地质体进行探测的巷道多方位超前探测方法”，首先切断巷道中全部工业用电电源，清楚巷道内自由测量空间内的金属件，然后利用瞬变电磁仪采用分体式测量模式对巷道进行多方位超前探测，探测过程中利用几何定向法或坡度规定向法确定探测方位。可最大限度的查明巷道掘进波及范围内隐伏突水隐患情况，但上述方法存在严重不足，那就是采用瞬变电磁仪探测的结果解释不唯一，工作效率低。
[0005]CN102221711A公开了“一种核磁共振差分探测坑道突水超前预测装置及探测方法”。由计算机经主控制单元、发射驱动电路和发射桥路分别与高雅电源、配谐电容和发射接收一体线圈连接，接收多匝线圈两端经第二保护开关、第二信号调理电路与多通道采集电路连接，计算机经主控制单元分别与第一保护开关和第二保护开关连接，第一保护开关经第一信号调理电路和多通道采集电路与第二信号调理电路连接构成。接收一体线圈垂直装在测点左侧，接收多匝线圈垂直装在右侧。采用两个接收线圈同时接收核磁共振信号，精确定位含水体的位置、大小、含水率、渗透系数。但是在巷道内悬挂两个接收线圈无有限的面积，线圈重量过重施工很不方便。尤其是对航道上部水体的的超前预测效果针对性不强，有时受种种原因影像有不可靠的结果。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于针对现有技术存在的问题，提供了一种老窑巷道赋水与否超前探测装置。
[0007]本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:
[0008]老窑巷道赋水与否超前探测装置，在地面布设发射机I和发射线圈2，在巷道中布设接收机3和接收线圈4.[0009]发射机I是由发射计算机5经输出可调的大功率电源6和大功率发射桥路8与发射线圈2连接，发射计算机5经发射主控电路10、发射桥路驱动7、大功率发射桥路8和谐振电容9与发射线圈2连接构成。
[0010]接收机3是由接收计算机17经接收主控电路11分别与信号调理电路14和高压切换开关15连接，接收计算机17经A/D采集电路12、放大器电路13、信号调理电路14、和高压切换开关15与接收线圈4连接，接收主控电路11经A/D采集电路12与同步电路16连接构成。
[0011]有益效果:采取在地面上铺设发射线圈，放置发射机，满足了发射大功率电流的要求，且直接向地下发射激励磁场，大大拓宽了发射线圈布线的范围，避免了巷道防爆、低电流等的有要求，满足了大功率发射的基本要求。在采集的信号过低无法反演出地下水信息时，可增大发射电流或增大发射线圈的匝数及等效面积，使在巷道内接收系统接收到有效地核磁共振信号，减小了巷道内增加线圈等效面积或匝数等困难的操作。采用本安级接收机在巷道内工作，满足安全工作条件，本安级接收机体积小、重量轻，且布置在巷道内部，可以任意移动接收机的位置来提高对地面与巷道之间存在的水分辨力，采用该装置在矿井、巷道等地下工程中的含水体进行探测时，可以准确、有效地检测出是否有水，水体的水量，从而可靠、准确的找出含水体的位置。采取发射系统铺设在地面、接收系统放置在巷道内部这种方法，在现有探测150m的基础上可以实现超前探测150m的距离，可实现定点、定量的老窑水探测。在巷道内可以采用放置多个接收机，实验分布式接收机探测老窑水，可以实现对整个巷道内的指定区域的探测，结果可靠性高，可实现老窑赋水与否的定点、定量、二维或三维的探测。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为老窑赋水与否超前探测装置布置图
[0013]图2为附图1中发射机I的结构框图
[0014]图3为附图1中接收机的结构框图
[0015]I发射机1，发射线圈，3接收机3，收线圈4，发射计算机5，输出可调的大功率电源6，发射桥路驱动7，大功率发射桥路8，谐振电容9，发射主控电路10，接收主控电路11，采集电路12，放大器电路13，信号调理电路14，高压切换开关15，同步电路16，接收计算机17。
【具体实施方式】:
[0016]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明:
[0017]老窑巷道赋水与否超前探测装置，在地面布设发射机I和发射线圈2，在巷道中布设接收机3和接收线圈4.[0018]发射机I是由发射计算机5经输出可调的大功率电源6和大功率发射桥路8与发射线圈2连接，发射计算机5经发射主控电路10、发射桥路驱动7、大功率发射桥路8和谐振电容9与发射线圈2连接构成。
[0019]接收机3是由接收计算机17经接收主控电路11分别与信号调理电路14和高压切换开关15连接，接收计算机17经A/D采集电路12、放大器电路13、信号调理电路14、和高压切换开关15与接收线圈4连接，接收主控电路11经A/D采集电路12与同步电路16连接构成。[0020]发射计算机5经输出可调的大功率电源6和大功率发射桥路8与发射线圈2的一端相连，发射计算机5经主控制电路10、发射桥路驱动7、大功率发射桥路8和谐振电容9与发射线圈2的另一端相连接构成发射系统。
[0021]接收机3和接收线圈4构成接收系统。接收计算机17经接收主控电路11分别与信号调理电路14和高压切换开关15连接，接收主控电路11经A/D采集电路12与同步电路16连接，接收计算机17经A/D采集电路12、放大器电路13、信号调理电路14和高压切换开关15与接收线圈4连接。与A/D采集电路12连接。
[0022]在地面上放置大功率发射机I和铺设发射线圈2 ;在巷道内放置接收机3和铺设接收线圈4。发射计算机5控制发射机I和发射线圈2向地下发射激励磁场，激发地下水，使之发生核磁共振信号。接收计算机17控制接收机3和接收线圈4，接收线圈4接收核磁共振信号并将信号传输给接收机3，接收机3对信号做进一步处理，获得老窑巷道赋水与否的结果。
[0023]老窑巷道赋水与否超前探测装置的探测方法，包括以下步骤:
[0024]a.在测区内选择测点，在探测点地面放置发射机I和铺设发射线圈2，在探测点的下方巷道内放置接收机3和铺设接收线圈4 ；
[0025]b.由发射计算机5控制大功率电源6产生高压交变电流，通过发射主控电路10产生一组交变电流控制信号，并将此信号送至发射桥路驱动7，来驱动大功率发射桥路8，该信号持续的时间和信号自身的频率由发射计算机5控制。
[0026]c.在大功率发射桥路8中，谐振电容9和发射线圈2连接构成一个LC串联谐振系统，大功率发射桥路8将大功率电源6的输出电压作为发射电压加载在发射线圈2以及谐振电容9的两端,将发射桥路驱动7的输出信号作为桥路输入信号，控制桥路中各个功率开关器件的交替导通状态，在发射线圈2中产生大功率的交变电流信号，通过发射线圈2产生交变磁场，实现了对测定区域的含水体的激发。
[0027]d.激发脉冲矩是发射电流和发射时间的乘积，通过改变大功率电源6的输出电压改变发射线圈2中的发射电流大小，进而改变激发脉冲矩的大小；探测距离取决于激发脉冲矩的大小，探测范围取决于发射线圈2的大小。
[0028]e.当地下水受到激发后，突然撤去激发场，地下水中的氢质子会产生弛豫效应，在接收线圈4中产生衰减电信号。在发射过程中，高压切换开关15处于断开状态，对接收部分起到一个保护作用，当发射结束后，经过40ms时间的延迟，接收主控电路11发出控制信号，令高压切换开关15闭合，接收线圈4中接收到的微弱电信号通过高压切换开关15进入信号调理电路14。
[0029]f.接收主控电路11产生一组命令，自动设置信号调理电路14中阈值的各个参数，微弱电信号通过信号调理电路14后,混叠在信号调理电路14中的电磁噪声干扰被滤除,信号调理电路14将比较纯净的信号送至放大器电路13，放大器电路13对微弱的信号进行放大后送至A/D采集单元12，同步电路16在发射结束后将脉冲传给A/D采集电路12之后，A/D采集电路12将放大器电路输出的模拟信号转换为数字信号，送入接收计算机17中保存与显示，接收计算机17将该核磁共振信号进行特征参数提取，获得弛豫时间、初始振幅、频率参数，将测得的数据进行反演处理，估算出涌水量、渗透率等水文地质参数，为可能发生的突水、管涌等地质灾害提供预报依据。
【权利要求】
1.一种老窑巷道赋水与否超前探测装置，是由在地面布设发射机(I)和发射线圈(2)，在巷道中布设接收机(3)和接收线圈(4)组成，其特征在于，所述的发射机(I)是由发射计算机(5)经输出可调的大功率电源(6)和大功率发射桥路(8)与发射线圈(2)连接,发射计算机(5)经发射主控电路(10)、发射桥路驱动(7)、大功率发射桥路(8)和谐振电容(9)与发射线圈(2)连接构成。
2.按照权利要求1所述的老窑巷道赋水与否超前探测装置，其特征在于，接收机(3)是由接收计算机(17)经接收主控电路(11)分别与信号调理电路(14)和高压切换开关(15)连接，接收计算机(17)经A/D采集电路(12)、放大器电路(13)、信号调理电路(14)、和高压切换开关(15)与接收线圈(4)连接，接收主控电路(11)经A/D采集电路(12)与同步电路(16)连接构成。
【文档编号】G01V3/14GK203502601SQ201320612750
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年10月5日 优先权日:2013年10月5日
【发明者】尚新磊, 王琳, 张鹏, 林君, 王晓光, 杜赫然, 蔡敏 申请人:吉林大学