[发明专利]用于巷道超前探测的水平定向法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工作面底板探测技术，属于地球物理勘探领域，特别涉及一种用于巷道超前探测的水平定向法。

背景技术

井下巷道多方位超前探测的平面定向，一般常用经纬仪、罗盘、坡度规、几何定向等方法实现，但这些方法均存在影响因素多、施工效率低、测量误差大等诸多弊端，一直是制约巷道多方位超前探测技术发展及推广应用的一个瓶颈。

经纬仪定向法准确、精度高，但操作复杂，每次探测都要配备2～3名测量人员，在实际工作中很难实现。

罗盘定向法方便、快捷，在地面使用效果很好，但在煤矿井下由于巷道内管路、电缆、工字钢、锚杆等金属体较多，罗盘在接近这些金属体时指针就会随之发生偏移、摆动，导致测量误差大，有时甚至无法施工。

几何定向法是按照巷道的几何形状，先在地面绘图、计算，根据井下巷道宽度，确定线框放置位置、平面方位、测线数量，其中，收、发线框前后间距固定为10 m，线框左右移动步距为0.5 m。然后在井下测量时，采用前后移动式探测模式。这种方法定向准确、快速、简便，但探测范围相对较小、人为误差大。

坡度规定向法是利用巷道中轴线及其垂直线作为相对坐标，配合坡度规确定正前方左、右两侧不同角度测线方向的一种相对方位定向法。井下采用前后固定式探测模式，首先，沿巷道中轴线拉一根测绳作为基线，收、发线框前后间距固定为10 m，均置于巷道中轴线位置。在两个线框位置，将两个坡度规0°线与基线重合，再沿顺时针（或逆时针）方向向左（或右）按一定间隔拉线确定测线方位，同步转动收、发线框，完成不同角度探测。该方法操作复杂，但探测控制范围大，可进行夹角为180°的半圆形探测。但是巷道迎头位置有风筒，风力较大，受风的影响在拉线取角度的时候误差较大定位不准确，只能是大概方向。而且在拉测绳的时候测绳较软，发射框和接收框要与测绳平行，操作起来很麻烦，需要专人拉绳子移动发射线框、接收线框，目测线框是否与绳子平行。此方法施工时间长、需要人员多，拉绳子定角度本身就存在误差，人员目测发射线框、接收线框是否与测绳平行又会存在误差。因此，这种方法定向误差大、不准确。

发明内容

本发明提供了一种用于巷道超前探测的水平定向法，该方法不受井下风筒、管路、电缆、工字钢、锚杆等金属体干扰，所用工具简单、用工少，可快速、准确、简便的实现巷道探测中的水平定向。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种用于巷道超前探测的水平定向法，包括如下步骤：

第一步、设置360°量角器：将两个360°量角器沿巷道走向、按预定间隔水平固定放置在巷道底板上，两个360°量角器的圆心连线垂直于巷道迎头且与巷道底板的纵向中心轴线相重合或平行；

第二步、设置发射线框和接收线框：将瞬变电磁仪的分体式的发射线框和接收线框分别设置到两个360°量角器的正上方，将发射线框对应的360°量角器称为发射量角器，将接收线框对应的360°量角器称为接收量角器，两线框的线框平面均垂直于各自对应的量角器平面；所述发射线框和接收线框各自在对应的量角器上的正投影的中心点与量角器的圆心重合；过发射线框线框平面中心点和接收线框线框平面中心点的直线与巷道底板平行；

第三步、确定0°水平方位角平面并探测：将所述发射线框和接收线框的各自的线框平面平行于巷道迎头设置，此时，以过发射量角器和接收量角器的连线、且垂直于巷道底板的平面为0°水平方位角平面，将此时发射线框和接收线框在各自对应的量角器上的正投影对应的角度按照规则分别记为α1和α2；然后，按照巷道超前探测方法对0°水平方位角平面进行探测；

第四步、确定非零水平方位角平面并探测：以过发射量角器的圆心且垂直于巷道底板的直线为发射线框的旋转轴，以过接收量角器的圆心且垂直于巷道底板的直线为接收线框的旋转轴，将两线框沿各自的旋转轴同步顺时针或逆时针旋转，旋转过程中保持两线框的线框平面平行且垂直于巷道底板；旋转到目标位置后停止，按照上述第三步中的规则将发射线框和接收线框在各自对应的量角器上的正投影所对应的角度分别记为β1和β2，将β1与α1或β2与α2进行比较得水平方位角θ，此时以过接收线框的旋转轴且垂直于接收线框线框平面的第一平面或过发射线框的旋转轴且垂直于发射线框线框平面的第二平面为水平方位角θ对应的θ水平方位角平面，或者以位于第一平面和第二平面之间的任意一个平行于第一平面或第二平面的平面为水平方位角θ对应的θ水平方位角平面；然后，按照巷道超前探测方法对此θ水平方位角平面进行巷道超前探测；