[发明专利]井下钻孔随钻瞬变电磁超前智能探测实时预警装置及方法

说明书

本公开提供一种井下钻孔随钻瞬变电磁超前智能探测实时预警装置及方法。所述装置包括随钻探测预警主机、电磁信号发射器、随钻探测测量探头以及声波通信装置。本说明书实施例所述井下钻孔随钻瞬变电磁超前智能探测实时预警装置及方法可实现隧道、巷道掘进的钻孔进行随钻瞬变电磁超前智能探测实时预警。

技术领域

本说明书一个或多个实施例涉及地球物理学电磁法探测技术领域，尤其涉及一种井下钻孔随钻瞬变电磁超前智能探测实时预警装置及方法。

背景技术

地质超前探测预报工作是矿井巷道(隧道)掘进的一个重要环节，在掘进过程中，必须预先评估掘进工作面前方的地质条件，才能确保巷道(隧道)的快速、安全掘进；其中水文地质条件是影响巷道(隧道)安全的一个重要因素，因此需要在掘进过程中对其进行探测。

现有技术中一般采用钻孔探测方法(简称“钻探”)和地球物理探测方法(简称“物探”)对水文地质条件进行探测。但是钻探方法成本高、耗时长、探查范围有限且易引发次生事故；而物探因方法自身的敏感特性和巷道掘进空间的限制，多数方法难以在掘进工作面得到应用。

发明内容

有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种井下钻孔随钻瞬变电磁超前智能探测实时预警装置及方法，以解决隧道、巷道掘进的钻孔进行随钻瞬变电磁超前智能探测实时预警的问题。

基于上述目的，本说明书一个或多个实施例提供了一种井下钻孔随钻瞬变电磁超前智能探测实时预警装置，包括随钻探测预警主机、电磁信号发射器、随钻探测测量探头以及声波通信装置；其中，

所述电磁信号发射器，与所述随钻探测预警主机连接，设置于钻杆远离钻头的一端。被配置为根据所述随钻探测预警主机的探测控制信号发射瞬变电磁信号；

所述随钻探测测量探头，设置于所述钻杆另一端的内部且靠近所述钻头，被配置为接收所述瞬变电磁信号经围岩激发的二次磁场信号，基于所述随钻探测测量探头的移动位置生成钻孔轨迹信息，并将所述二次磁场信号及所述钻孔轨迹信息通过所述声波通信装置发送给所述随钻探测预警主机；

所述随钻探测预警主机，被配置为根据所述二次磁场信号及所述钻孔轨迹信息确定各个待测坐标点的三维电磁场场强信息，并根据所述三维电磁场场强信息确定所述钻孔中的有害地质体位置；

所述声波通信装置，被配置为实现所述随钻探测预警主机与所述随钻探测测量探头之间的通信连接。

可选的，所述钻杆包括靠近所述钻头设置的无磁钻杆以及远离所述钻头设置的普通钻杆，所述无磁钻杆与所述普通钻杆连接，所述随钻探测测量探头设置于所述无磁钻杆内部。

可选的，所述普通钻杆采用金属材料制作，所述无磁钻杆采用无磁金属材料制作。

可选的，所述随钻探测测量探头的壳体采用无磁金属材料制作。

可选的，所述电磁信号发射器包括至少一个瞬变电磁发射线圈，所述瞬变电磁发射线圈被配置为根据所述探测控制信号发射所述瞬变电磁信号；

所述随钻探测预警主机包括与所述瞬变电磁发射线圈连接的瞬变电磁波发射电路，所述瞬变电磁波发射电路被配置为控制所述瞬变电磁发射线圈。

可选的，所述瞬变电磁波发射电路包括：

至少一个瞬变电磁发射单元，每个所述瞬变电磁发射单元与一个所述瞬变电磁发射线圈连接，用于控制所述瞬变电磁发射线圈发射所述瞬变电磁信号；

隔离可控并联发射控制电路，与至少一个所述瞬变电磁发射单元连接，用于向所述瞬变电磁发射单元发送控制信号以使所述瞬变电磁发射单元控制所述瞬变电磁发射线圈。