A ground tunnel advanced detection method based on nuclear magnetic resonance technology includes the following steps: laying the transmitting coil on the ground of the area to be measured; synchronizing the transmitting device with the receiving probe by using a quartz clock; supplying alternating current with the frequency of the transmitting coil to induce the corresponding magnetic field underground; and well. Receiving probe arranged in the tunnel receives the signal of magnetic field, repeats the above steps, arranges along the tunnel at the same distance, and detects all the receiving probes once more for each additional receiving probe. If abnormal signal occurs, it immediately warns and stops advancing until the tunneling is completed; and receives the data detected by the probe. Data processing is carried out by collecting data from underground data acquisition station to surface general console, and the water inrush range ahead of tunneling is judged by combining with hydrogeological data. This method improves the detection depth of NMR and the accuracy of delineating the water-bearing area, and has high exploration accuracy. It can effectively serve the roadway excavation directly and carry out dynamic monitoring.
【技术实现步骤摘要】
一种基于核磁共振技术的地面-巷道超前探测方法
本专利技术涉及一种探测方法,特别是一种基于核磁共振技术的地面-巷道超前探测方法。
技术介绍
煤矿水害是与瓦斯、顶板等并列的矿山建设与生产过程中的主要安全灾害之一。在我国煤矿区重大特大事故中,煤矿水害事故在死亡人数方面仅次于其瓦斯事故,居于第2位;在发生次数方面,也仅次于煤矿瓦斯和顶板事故,居于第3位。国家高度重视煤矿水害防治,目前,矿井突水防治技术已列入国家科技支撑计划和重点科技攻关项目,以指导煤矿安全生产。探测查明煤矿矿井的水文地质情况,包括导含水通道、断层、陷落柱、老窑采空区等的构造及其富水性情况,以便及时采取治理措施,防止突水事故的发生已成为煤矿亟待解决的水文地质问题。核磁共振,简称NMR,是一种量子效应,是指具有核子顺磁性的物质选择性地吸收电磁能量。布洛赫方程是核磁共振的理论基础。从理论上讲,应用NMR技术的唯一条件是所讨论物质的原子核具有非零磁矩,即在H2O和CH4等分子中电子磁矩成对相互抵消,电子的总磁矩为零,而在这些分子中只有原子核的磁矩。水中氢核(质子)具有足够大的磁矩,其核磁共振性质明显,在比较重要的16种物质原子核的NMR效应中,氢核的NMR效应实际应用处于首位。在稳定磁场作用下,原子核处于一定的能级。如果用适当频率的交变磁场激发它,可以使原子核在能级间产生共振跃迁。在地面上用专用仪器设备拾取核磁共振信号,就可以探测到是否有地下水存在。因为核磁共振信号的初始振幅与所研究空间内自由水中质子的数量(含水量)呈正比,即在该方法探测深度范围内,在信噪比适宜的情况下,地层中有自由水存在,就有核磁共振信 ...
【技术保护点】
1.一种基于核磁共振技术的地面‑巷道超前探测方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:选取待勘探巷道,将发射装置设置在巷道上方对应的地表上;所述发射装置采用大回线线圈,所述大回线线圈为矩形回线线圈,根据待勘探巷道的所处位置确定发射装置的坐标,根据待勘探巷道的深度确定发射装置的有效面积与匝数;步骤2:利用石英时钟将发射装置与接收探头进行同步;步骤3:在待勘探巷道中的顶板中心处沿巷道走向排列布置接收探头;所述接收探头为三分量探头;步骤4:通过仪器操作台供给发射装置频率为拉摩尔频率的交变电流,产生电磁信号,利用巷道顶板处的接收探头接收核磁共振信号;步骤5:将接收探头探测到的核磁共振信号通过井下数据采集站及数据传输系统传至地面总控制台进行数据处理;步骤6:设置固定的时间间隔进行数据采集,地面总控制台通过与前一次采集的数据进行连续对比,当接收到的核磁共振信号发生异常,同时与突水信号比较产生响应时,则判断工作面掘进前方有含水构造,地面总控制台向工作面示警并停止工作面推进;当接收到的核磁共振信号无明显异常,且与突水信号比较无响应时,则判断工作面掘进前方安全,工作面进一步掘进,并继续布置接收探头;步骤7 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于核磁共振技术的地面-巷道超前探测方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:选取待勘探巷道,将发射装置设置在巷道上方对应的地表上;所述发射装置采用大回线线圈,所述大回线线圈为矩形回线线圈,根据待勘探巷道的所处位置确定发射装置的坐标,根据待勘探巷道的深度确定发射装置的有效面积与匝数;步骤2:利用石英时钟将发射装置与接收探头进行同步;步骤3:在待勘探巷道中的顶板中心处沿巷道走向排列布置接收探头;所述接收探头为三分量探头;步骤4:通过仪器操作台供给发射装置频率为拉摩尔频率的交变电流,产生电磁信号,利用巷道顶板处的接收探头接收核磁共振信号;步骤5:将接收探头探测到的核磁共振信号通过井下数据采集站及数据传输系统传至地面总控制台进行数据处理;步骤6:设置固定的时间间隔进行数据采集,地面总控制台通过与前一次采集的数据进行连续对比,当接收到的核磁共振信号发生异常,同时与突水信号比较产生响应时,则判断工作面掘进前方有含水构造,地面总控制台向工作面示警并停止工作面推进;当接收到的核磁共振信号无明显异常,且与突水信号比较无响应时,则判断工作面掘进前方安全,工作面进一步掘进,并继续布置接收探头;步骤7:所述接收探头等距离排列布...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘树才,尹志贤,杨冶,李毛飞,郭伟红,刘耀宁,张越群,童雪瑞,
申请(专利权)人:中国矿业大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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