[实用新型]多通道矿井瞬变电磁仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及矿井车辆管理系统，具体为一种多通道矿井瞬变电磁仪。

背景技术

利用各种仪器设备探查矿井水文地质条件，监测井巷围岩应力场、温度场、渗流场等的变化是矿井防治水研究的重要方面。以往矿山微震监测技术在研究煤层瓦斯突出问题方面应用相对较多，而对于透水问题的研究相对薄弱。回采过程中，因受采动岩层破坏和移动影响，一方面工作面顶底板和侧帮内的隐蔽水源会发生运移，另一方面顶、底板及煤层内产生的裂隙和破断会形成时时变化的导水通道，从而为水害预测和防范带来困难。缺乏一种涌（突）水隐患区的实时监测手段。

发明内容

本实用新型为了解决缺乏一种涌（突）水隐患区的实时监测手段的问题，提供了一种多通道矿井瞬变电磁仪。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：多通道矿井瞬变电磁仪，包括设于巷道侧面的电源、光猫、交换机、交换机连出发射机，发射机下方安装有接收机，发射机上方设有发射线圈接线盒，发射线圈接线盒接出有发射线圈，发射线圈沿巷道顶部布设一圈，接收机沿巷道均布设有六个，每个接收机均连出探棒线，探棒线沿巷道侧壁连接到固定在巷道顶部的接收探棒。

本实用新型配合相应的软件工作。工作原理具体为工作面底板下不同深度异常体磁场强度在多测道图上对应异常体位置均出现峰值，异常体距离底板越近峰值的响应幅度越大；工作面底板下相同深度不同位置异常体，多测道图上对应异常体中心位置出现峰值，横向上可以准确判断其位置；异常体位于巷道底板下方时响应最强，巷道外侧底板下异常体响应次之，工作面底板下方异常体响应最弱；距离异常体越近的测点，磁场强度响应越强，衰减时间也越长。因此提出了利用电磁响应信号来表述底板突水系数的方法，并将电磁响应突水系数划分为三级突水预测阈值：突水提醒阈值、突水警告阈值、突水报警阈值。利用本实用新型可以实时检测到突水提醒阈值、突水警告阈值、突水报警阈值的变化，为工作面安全开采提供有效参考依据。即利用可控源电磁法勘探原理研究电磁波的全空间分布特征，在现有可控源电磁法勘探仪器装备的基础上将接收探头与控制主机分离，利用上述方法对数据进行实时综合处理与分析，确定地质异常体空间方位，划定突水危险区域。

本实用新型的有益效果如下：利用合理布置的监测设备，实现了利用电磁法实时监测涌（突）水隐患。本实用新型通过改进监测方式和工作原理，采用多通道分布式4D电磁监测实现涌（突）水隐患区的实时在线监测，减少涌（突）水事故的突发性，为处理水害隐患或及时撤人赢得宝贵时间。

附图说明

图1为本实用新型在巷道内安装的侧视结构示意图；

图2为本实用新型在巷道内安装的俯视结构示意图；

图中，1-电源，2-光猫，3-交换机，4-发射机，5-接收机，6-发射线圈接线盒，7-发射线圈，8-探棒线，9-接收探棒。

具体实施方式

多通道矿井瞬变电磁仪，包括设于巷道侧面的电源1、光猫2、交换机3、交换机3连出发射机4，发射机4下方安装有接收机5，发射机上方设有发射线圈接线盒6，发射线圈接线盒6接出有发射线圈7，发射线圈7沿巷道顶部布设一圈，接收机5沿巷道均布设有六个，每个接收机5均连出探棒线8，探棒线8沿巷道侧壁连接到固定在巷道顶部的接收探棒9。

具体实施过程中，采样间隔≤16us、信号分辨率32位、瞬间动态响应≥180dB、系统噪声≤0.5uV、探测深度≥150m、探测盲区≤5m、目标定位误差≤3m

接收机包括利用STM32单片机实现AD采集数据的传输和电流电路的控制；信号通道为六个，经过调理电路后，进入高性能16位AD转换电路中；采集的数据经过STM32处理，通过网线传输到个人电脑。

其中六路信号调理电路，将信号设定为不同的放大倍数进行放大。调理电路采用AD620芯片，它是一款低成本、高精度仪表放大器，仅需要一个外部电阻来设置增益，增益范围为1至1000，电路中采用了8引脚SOIC封装，尺寸较小，便于缩小PCB板的体积。

AD转换电路采用ADS8556芯片，它是一款高性能16位连续逼近型模数转换器，有六个模拟输入通道，可组成三个通道组，这些通道组可以并行采样，保留了信号的相对相位信息。独立的转换信号即可以控制每个通道的单独转换，也可以控制六个通道一起转换，实时性得到了很好的保障。ADS8556芯片提供可选择的并行或串行接口，为了缩短采样时间，提高采样率，硬件中设置了连续采样，并行输出的模式，发射机电路具体为输入信号进入全桥电路，在控制电路的作用下，输出正、负脉冲信号。