專(zhuān)利名稱(chēng)：煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀及磁震綜合探測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種礦井物探設(shè)備，特別是一種煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀。
背景技術(shù)：
瞬變電磁法是通過(guò)發(fā)射線(xiàn)圈向地質(zhì)體發(fā)送瞬變一次場(chǎng)，這種迅速衰減的電場(chǎng)在地質(zhì)體中感應(yīng)出新的渦流場(chǎng)(二次場(chǎng))，接收裝置通過(guò)接收二次場(chǎng)的變化特征來(lái)探測(cè)地質(zhì)異常體。瞬變電磁法主要優(yōu)點(diǎn)是施工方便，對(duì)煤礦井下采空區(qū)、熔巖發(fā)育區(qū)、斷層、破碎帶充水反演結(jié)果清晰。由于瞬變電磁法檢測(cè)的是地質(zhì)體的電特征信號(hào)，所以對(duì)地質(zhì)體的斷層、陷落柱、煤層厚度等地質(zhì)構(gòu)造不敏感。淺層地震法是應(yīng)用礦井震波的透射、反射、頻散原理，可以準(zhǔn)確反演地質(zhì)體的斷層、陷落柱、煤層厚度等地質(zhì)構(gòu)造。由于淺層地震法檢測(cè)的是地質(zhì)體的震波，所以對(duì)煤礦井下采空區(qū)、熔巖發(fā)育區(qū)、斷層、破碎帶等地質(zhì)異常體是否充水不敏感。常用的綜合探測(cè)方法是分別用瞬變電磁儀和淺層地震儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，分別對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，圈定異常區(qū)后，獨(dú)立成圖來(lái)做對(duì)比核實(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀，該煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀特別適合于探測(cè)煤礦井下采空區(qū)、熔巖發(fā)育區(qū)、斷層、破碎帶充水等地質(zhì)危害；可以用淺層地震法探測(cè)地質(zhì)體的構(gòu)造，來(lái)校正瞬變電磁法的深度系數(shù)，提高瞬變電磁法的精度；并可填補(bǔ)瞬變電磁法的對(duì)構(gòu)造不敏感的瑕疵，達(dá)到全測(cè)區(qū)無(wú)盲點(diǎn)。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀，包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，發(fā)射機(jī)包括發(fā)射電源、發(fā)射控制電路、發(fā)射線(xiàn)圈；接收機(jī)包括接收線(xiàn)圈、震動(dòng)檢波器、接收信號(hào)調(diào)理電路、ADC、接收電源和數(shù)據(jù)處理平臺(tái)。發(fā)射機(jī)包括發(fā)射電源、發(fā)射控制電路、發(fā)射線(xiàn)圈，發(fā)射線(xiàn)圈連接在發(fā)射控制電路的輸出端，發(fā)射電源給發(fā)射控制電路供電；發(fā)射控制電路產(chǎn)生雙極性矩形脈沖，通過(guò)發(fā)射線(xiàn)圈向地質(zhì)體發(fā)射激勵(lì)場(chǎng)；接收機(jī)包括接收線(xiàn)圈、震動(dòng)檢波器、接收信號(hào)調(diào)理電路、ADC、接收電源和數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，接收線(xiàn)圈和震動(dòng)檢波器連接在接收信號(hào)調(diào)理電路輸入端，ADC輸入端連接在信號(hào)調(diào)理電路輸出端，ADC輸出端連接到數(shù)據(jù)處理器平臺(tái)，接收電源給接收信號(hào)調(diào)理電路、ADC和數(shù)據(jù)處理平臺(tái)供電；接收線(xiàn)圈接收地質(zhì)體產(chǎn)生的渦流電磁場(chǎng)，震動(dòng)檢波器接收地質(zhì)體震動(dòng)波場(chǎng)，并將電磁場(chǎng)和震動(dòng)波場(chǎng)信號(hào)通過(guò)接收信號(hào)調(diào)理電路放大后送到ADC做數(shù)模轉(zhuǎn)換，然后給數(shù)據(jù)處理平臺(tái)做反演計(jì)算。所述煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀可以是獨(dú)立的接收機(jī)和發(fā)射機(jī)關(guān)聯(lián)而成，也可以是接收機(jī)和發(fā)射機(jī)合為一體。檢波器可以是二個(gè)也可以多個(gè)，用于接收地震數(shù)據(jù)。一種煤礦井下磁震綜合的探測(cè)方法，包括以下步驟
a)煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀切換到淺層地震法，用錘擊等方式激發(fā)人工震源，檢波器得到地震法數(shù)據(jù)；
b)煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀切換到瞬變電磁法，發(fā)射線(xiàn)圈向地質(zhì)體發(fā)射瞬變一次場(chǎng)，接收線(xiàn)圈接收地質(zhì)體二次渦流場(chǎng)，得到瞬變電磁法電法的采樣數(shù)據(jù)；
C)用淺層地震解析方法反演得出地質(zhì)體構(gòu)造 d)瞬變電磁法的數(shù)據(jù)按瞬變電磁法的算法計(jì)算出視電阻率，用地質(zhì)體構(gòu)造數(shù)據(jù)對(duì)瞬變電磁法深度系數(shù)進(jìn)行校正，反演出不同深度的視電阻率等值線(xiàn) e)按照實(shí)際地質(zhì)體地形對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行地形校正；
f)克里金插值法進(jìn)行插值，反演成完整的二維數(shù)據(jù)體。常用的綜合探測(cè)方法是分別用瞬變電磁儀和淺層地震儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，分別對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，圈定異常區(qū)后，獨(dú)立成圖來(lái)做對(duì)比核實(shí)。本發(fā)明所述的煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀具備瞬變電磁法和淺層地震法功能，通過(guò)不同裝置同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，統(tǒng)一對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，淺層地震法和瞬變電磁法的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，而不是將兩者簡(jiǎn)單地組合。具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、可以分別以不同的測(cè)量裝置采集數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)性強(qiáng)；
2、利用淺層地震法可以校正瞬變電磁法的深度系數(shù)，提高瞬變電磁法的反演精度；
3、可以用淺層地震法探測(cè)地質(zhì)體的構(gòu)造，來(lái)彌補(bǔ)瞬變電磁法的對(duì)構(gòu)造不敏感的瑕疵；以瞬變電磁法探測(cè)地質(zhì)體充水區(qū)，來(lái)彌補(bǔ)淺層地震法對(duì)富水異常不敏感的瑕疵，達(dá)到全測(cè)區(qū)無(wú)盲點(diǎn)。


下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀的發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本發(fā)明的煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀的接收機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)同時(shí)參閱圖1和圖2，是本發(fā)明所述的一種煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖，包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，發(fā)射機(jī)包括發(fā)射電源、發(fā)射控制電路、發(fā)射線(xiàn)圈；接收機(jī)包括接收線(xiàn)圈、震動(dòng)檢波器、接收信號(hào)調(diào)理電路、ADC、接收電源和數(shù)據(jù)處理平臺(tái)。發(fā)射線(xiàn)圈連接在發(fā)射控制電路的輸出端，發(fā)射電源給發(fā)射控制電路供電；發(fā)射控制電路產(chǎn)生雙極性矩形脈沖，通過(guò)發(fā)射線(xiàn)圈向地質(zhì)體發(fā)射激勵(lì)場(chǎng)(簡(jiǎn)稱(chēng)一次場(chǎng))；接收機(jī)包括接收線(xiàn)圈、震動(dòng)檢波器、接收信號(hào)調(diào)理電路、ADC、接收電源和數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，接收線(xiàn)圈和震動(dòng)檢波器連接在接收信號(hào)調(diào)理電路輸入端，ADC輸入端連接在信號(hào)調(diào)理電路輸出端，ADC輸出端連接到數(shù)據(jù)處理器平臺(tái)，接收電源給接收信號(hào)調(diào)理電路、ADC和數(shù)據(jù)處理平臺(tái)供電。接收線(xiàn)圈接收地質(zhì)體產(chǎn)生的渦流電磁場(chǎng)(簡(jiǎn)稱(chēng)二次場(chǎng))，震動(dòng)檢波器接收地質(zhì)體震動(dòng)波場(chǎng)。電磁場(chǎng)和震動(dòng)波場(chǎng)信號(hào)通過(guò)接收信號(hào)調(diào)理電路放大后送到ADC做數(shù)模轉(zhuǎn)換，然后給數(shù)據(jù)處理平臺(tái)做反演計(jì)算。煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀可以是獨(dú)立的接收機(jī)和發(fā)射機(jī)關(guān)聯(lián)而成，也可以是接收機(jī)和發(fā)射機(jī)合為一體。發(fā)射線(xiàn)圈發(fā)射不同頻率的瞬變電磁場(chǎng)；檢波器可以是二個(gè)也可以多個(gè)，接收地震數(shù)據(jù)；接收線(xiàn)圈接收地下深部的瞬變二次場(chǎng)。
所述煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀可以將地震數(shù)據(jù)和二次場(chǎng)數(shù)據(jù)同時(shí)采集，實(shí)時(shí)性強(qiáng)；用淺層地震法探測(cè)地質(zhì)體的構(gòu)造，來(lái)校正瞬變電磁法的深度系數(shù)，提高瞬變電磁法的精度；瞬變電磁法的數(shù)據(jù)按瞬變電磁法的算法計(jì)算出視電阻率，用地質(zhì)體構(gòu)造圖對(duì)時(shí)深度轉(zhuǎn)換系數(shù)進(jìn)行校正，計(jì)算出不同深度的視電阻率等值線(xiàn)圖；按照實(shí)際地質(zhì)體地形對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行地形校正； 用克里金插值法進(jìn)行插值，行成完整的二維數(shù)據(jù)體，反演地質(zhì)體異常的存在和分布。本發(fā)明所述的煤礦井下磁震綜合的探測(cè)方法，包括以下步驟
a)煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀切換到淺層地震法，用錘擊等方式激發(fā)人工震源，檢波器得到地震法數(shù)據(jù)；
b)煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀切換到瞬變電磁法，發(fā)射線(xiàn)圈向地質(zhì)體發(fā)射瞬變一次場(chǎng)，接收線(xiàn)圈接收地質(zhì)體二次渦流場(chǎng)，得到瞬變電磁法電法的采樣數(shù)據(jù)；
c)用淺層地震解析方法反演得出地質(zhì)體構(gòu)造 d)瞬變電磁法的數(shù)據(jù)按瞬變電磁法的算法計(jì)算出視電阻率，用地質(zhì)體構(gòu)造數(shù)據(jù)對(duì)瞬變電磁法深度系數(shù)進(jìn)行校正，反演出不同深度的視電阻率等值線(xiàn) e)按照實(shí)際地質(zhì)體地形對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行地形校正；
f)克里金插值法進(jìn)行插值，反演成完整的二維數(shù)據(jù)體。本發(fā)明所述的煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀具備瞬變電磁法和淺層地震法功能，通過(guò)不同裝置同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，統(tǒng)一對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，淺層地震法和瞬變電磁法的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，而不是將兩者簡(jiǎn)單地組合，特別適合于探測(cè)煤礦井下采空區(qū)、熔巖發(fā)育區(qū)、斷層、破碎帶充水等地質(zhì)危害。
權(quán)利要求
1.一種煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀，包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，其特征在于發(fā)射機(jī)包括發(fā)射電源、發(fā)射控制電路、發(fā)射線(xiàn)圈，發(fā)射線(xiàn)圈連接在發(fā)射控制電路的輸出端，發(fā)射電源給發(fā)射控制電路供電；發(fā)射控制電路產(chǎn)生雙極性矩形脈沖，通過(guò)發(fā)射線(xiàn)圈向地質(zhì)體發(fā)射激勵(lì)場(chǎng)；接收機(jī)包括接收線(xiàn)圈、震動(dòng)檢波器、接收信號(hào)調(diào)理電路、ADC、接收電源和數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，接收線(xiàn)圈和震動(dòng)檢波器連接在接收信號(hào)調(diào)理電路輸入端，ADC輸入端連接在信號(hào)調(diào)理電路輸出端，ADC輸出端連接到數(shù)據(jù)處理器平臺(tái)，接收電源給接收信號(hào)調(diào)理電路、ADC和數(shù)據(jù)處理平臺(tái)供電；接收線(xiàn)圈接收地質(zhì)體產(chǎn)生的渦流電磁場(chǎng)，震動(dòng)檢波器接收地質(zhì)體震動(dòng)波場(chǎng)，并將電磁場(chǎng)和震動(dòng)波場(chǎng)信號(hào)通過(guò)接收信號(hào)調(diào)理電路放大后送到ADC做數(shù)模轉(zhuǎn)換，然后給數(shù)據(jù)處理平臺(tái)做反演計(jì)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀，其特征在于所述煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀可以是獨(dú)立的接收機(jī)和發(fā)射機(jī)關(guān)聯(lián)而成，也可以是接收機(jī)和發(fā)射機(jī)合為一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀，其特征在于檢波器可以是二個(gè)也可以多個(gè)，用于接收地震數(shù)據(jù)。
4.一種利用權(quán)利要求1所述的煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀所使用的煤礦井下磁震綜合的探測(cè)方法，包括以下步驟 a)煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀切換到淺層地震法，用錘擊等方式激發(fā)人工震源，檢波器得到地震法數(shù)據(jù)； b)煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀切換到瞬變電磁法，發(fā)射線(xiàn)圈向地質(zhì)體發(fā)射瞬變一次場(chǎng)，接收線(xiàn)圈接收地質(zhì)體二次渦流場(chǎng)，得到瞬變電磁法電法的采樣數(shù)據(jù)； c)用淺層地震解析方法反演得出地質(zhì)體構(gòu)造圖； d)瞬變電磁法的數(shù)據(jù)按瞬變電磁法的算法計(jì)算出視電阻率，用地質(zhì)體構(gòu)造數(shù)據(jù)對(duì)瞬變電磁法深度系數(shù)進(jìn)行校正，反演出不同深度的視電阻率等值線(xiàn)圖； e)按照實(shí)際地質(zhì)體地形對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行地形校正； f)克里金插值法進(jìn)行插值，反演成完整的二維數(shù)據(jù)體。
全文摘要
煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀及磁震綜合探測(cè)方法。本發(fā)明涉及一種煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀，包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，其特征在于發(fā)射機(jī)包括發(fā)射電源、發(fā)射控制電路、發(fā)射線(xiàn)圈；接收機(jī)包括接收線(xiàn)圈、震動(dòng)檢波器、接收信號(hào)調(diào)理電路、ADC、接收電源和數(shù)據(jù)處理平臺(tái)。該煤礦井下磁震綜合探測(cè)儀特別適合于探測(cè)煤礦井下采空區(qū)、熔巖發(fā)育區(qū)、斷層、破碎帶充水等地質(zhì)危害； 可以用淺層地震法探測(cè)地質(zhì)體的構(gòu)造，來(lái)校正瞬變電磁法的深度系數(shù)，提高瞬變電磁法的精度；并可填補(bǔ)瞬變電磁法的對(duì)構(gòu)造不敏感的瑕疵，達(dá)到全測(cè)區(qū)無(wú)盲點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01V3/30GK103064129SQ201210588649
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月29日
發(fā)明者李培根 申請(qǐng)人:福州華虹智能科技開(kāi)發(fā)有限公司