一種礦井瞬變電磁超前探測(cè)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(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種礦井瞬變電磁超前探測(cè)的巷道效應(yīng)消除 方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 瞬變電磁場(chǎng)是一種渦流場(chǎng)，在介質(zhì)中以擴(kuò)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(cè)中，在巷道掌子面位置處，放置直立發(fā)射線(xiàn)圈，電磁場(chǎng)向掌子面的 前方和后方同時(shí)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(xiàn)邊長(zhǎng)（回線(xiàn)邊長(zhǎng)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(chǎng)，近似認(rèn)為渦流場(chǎng)只向巷道掌子面前方傳播。這種近似情況下的場(chǎng)的傳播機(jī)制更接 近于半空間的場(chǎng)，可以按照成熟的地面瞬變電磁半空間理論進(jìn)行解釋。
[0003] 在井下頂?shù)装搴蕴綔y(cè)時(shí)，如圖IB所示，線(xiàn)圈水平放置，測(cè)量來(lái)自于頂部和底 部的信息，主要目的是為了探測(cè)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(cè)方式可近似看作是全空間探測(cè)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(cè)處理技術(shù)進(jìn)行資料處理和解釋。
[0004] 目前，針對(duì)礦區(qū)井下所進(jìn)行的瞬變電磁超前探測(cè)所測(cè)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(cè)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(duì)礦區(qū)井下所進(jìn)行的瞬變電磁超前探測(cè)所測(cè)量的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問(wèn)題。
[0006] 為了實(shí)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(cè)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(cè)礦井巷道的采掘面處的瞬變電磁掃描測(cè)量數(shù)據(jù)；通過(guò)在采掘面后方預(yù)定距離處進(jìn)行測(cè) 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(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)是在至少一個(gè)預(yù)定探測(cè)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(cè)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(gè)預(yù)定探測(cè)方向各自對(duì)應(yīng)的巷道效應(yīng)校正量；以及針對(duì)至少一 個(gè)預(yù)定探測(cè)方向中的每個(gè)方向，獲得該方向上獲得的采掘面處的瞬變電磁掃描測(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)。
[0009] 優(yōu)選地，獲得至少一個(gè)預(yù)定探測(cè)方向各自對(duì)應(yīng)的巷道效應(yīng)校正量的步驟包 括：針對(duì)至少一個(gè)預(yù)定探測(cè)方向中的每一個(gè)方向，將該方向與掘進(jìn)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(guò)如下方式獲得：在采掘面后方預(yù)定距離處、以0°作 為探測(cè)角度進(jìn)行測(cè)量，將此測(cè)量所得數(shù)據(jù)作為純巷道響應(yīng)數(shù)據(jù)，其中，探測(cè)角度為0°表示 發(fā)射線(xiàn)圈的中心法線(xiàn)方向與掘進(jìn)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(cè)的巷道效應(yīng)消除裝置，巷道效應(yīng)消除裝置包括：測(cè)量 數(shù)據(jù)獲得單元，其用于獲得待測(cè)礦井巷道的采掘面處的瞬變電磁掃描測(cè)量數(shù)據(jù)；純巷道響 應(yīng)數(shù)據(jù)獲得單元，其用于通過(guò)在采掘面后方預(yù)定距離處進(jìn)行測(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)，以消除 巷道效應(yīng)。
[0013] 優(yōu)選地，測(cè)量數(shù)據(jù)獲得單元在至少一個(gè)預(yù)定探測(cè)方向上獲得采掘面處的瞬變電磁 掃描測(cè)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(gè)預(yù)定探測(cè)方向各 自對(duì)應(yīng)的巷道效應(yīng)校正量；以及針對(duì)至少一個(gè)預(yù)定探測(cè)方向中的每個(gè)方向，獲得該方向上 獲得的采掘面處的瞬變電磁掃描測(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)。
[0014] 優(yōu)選地，校正單元用于：針對(duì)至少一個(gè)預(yù)定探測(cè)方向中的每一個(gè)方向，將該方向與 掘進(jìn)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(cè)角度進(jìn)行測(cè)量，將此測(cè)量所得數(shù)據(jù)作為純巷道響應(yīng)數(shù)據(jù)，其中，探測(cè)角度為〇°表示發(fā)射 線(xiàn)圈的中心法線(xiàn)方向與掘進(jìn)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(cè)的巷道效應(yīng)消除方法和裝置，能夠?qū)λ沧冸?磁超前探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)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(cè)數(shù)據(jù)較準(zhǔn)確，校正后的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率能夠達(dá)到80%以上，實(shí)際應(yīng)用意義重大。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖IA是煤礦井下瞬變電磁超前探測(cè)測(cè)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(cè)測(cè)量模式的示意圖；
[0021] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的一種礦井瞬變電磁超前探測(cè)的巷道效應(yīng)消除方法的一個(gè) 示例的流程圖；
[0022] 圖3A是煤礦井下瞬變電磁超前探測(cè)示意圖；
[0023] 圖3B是煤礦井下瞬變電磁超前探測(cè)數(shù)據(jù)探測(cè)工作示意圖
[0024] 圖3C是純巷道響應(yīng)數(shù)據(jù)探測(cè)工作示意圖；
[0025] 圖3D是巷道效應(yīng)數(shù)據(jù)校正量說(shuō)明示意圖；
[0026] 圖4是本發(fā)明的實(shí)施例的一種礦井瞬變電磁超前探測(cè)的巷道效應(yīng)消除裝置的框 圖；
[0027] 圖5A是Θ = 〇°時(shí)掌子面處實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與巷道數(shù)據(jù)校正量的對(duì)比圖；
[0028] 圖5B是Θ =30°時(shí)掌子面處實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與巷道數(shù)據(jù)校正量的對(duì)比圖；
[0029] 圖5C是θ = 〇°時(shí)原始數(shù)據(jù)與校正后數(shù)據(jù)對(duì)比圖；
[0030] 圖是Θ = 30°時(shí)原始數(shù)據(jù)與校正后數(shù)據(jù)對(duì)比圖。
【具體實(shí)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(duì)本 發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例和實(shí)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(jìn)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(cè)是在巷道掌子面處進(jìn)行的，可以采用與圖IA類(lèi)似的扇形化測(cè)量模式進(jìn)行 數(shù)據(jù)探測(cè)，即在掘進(jìn)頭位置放置小線(xiàn)框回線(xiàn)，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(jìn)行不同方向探測(cè)，最終形成扇形探測(cè)斷面，如圖3A所示。圖3A中箭 頭表示同一斷面上不同的探測(cè)方向，虛線(xiàn)框表示掘進(jìn)頭前方的異常體。設(shè)掘進(jìn)頭正前方為 z軸，z軸所指方向?yàn)?°，用與z軸所夾的角度Θ來(lái)定義探測(cè)方向（z軸左側(cè)的角度為負(fù)， 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(shí)測(cè)信號(hào)值，υ(+θ i) 表示z軸右側(cè)與z軸成Θ i角度方向上的實(shí)測(cè)信號(hào)值。
[0033] 然而，當(dāng)采用圖3A所示的測(cè)量模式進(jìn)行工作時(shí)，由于煤礦巷道尺寸（例如高度和 寬度約3m)與發(fā)射線(xiàn)圈大?。ɡ邕呴L(zhǎng)2m)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(shí)際上，由于巷 道長(zhǎng)度較長(zhǎng)，圖3A所示的測(cè)量模式并不是嚴(yán)格意義上的全空間測(cè)量，還存在巷道空間的影 響，即巷道效應(yīng)。
[0034] 針對(duì)這一情況，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種礦井瞬變電磁超前探測(cè)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(cè)礦井巷道的采掘面處的瞬變電磁掃描測(cè)量數(shù) 據(jù)；通過(guò)在采掘面后方預(yù)定距離處進(jìn)行測(cè)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(cè)