1、TEM47HP煤礦井下探水瞬變電磁儀一、引言我國不少煤礦發(fā)生過透水事故。重大透水事故造成人員重大傷亡和財(cái)產(chǎn)嚴(yán)重?fù)p失并導(dǎo)致煤礦停產(chǎn)。煤礦透水事故原因各異，有的是頂板上方老窯積水傾泄至工作面，有的是底板下方承壓水涌入采區(qū)，有的是在掘進(jìn)頭前方迂到了構(gòu)造破碎帶、裂隙發(fā)育區(qū)、巖溶、陷落柱等富水區(qū)（體）。防止透水事故發(fā)生的有效方法，是事先探測出水患源頭或儲水構(gòu)造的位置然后再注漿處理。探測地下儲水構(gòu)造的最佳方法是瞬變電磁法，因?yàn)樗沧冸姶欧ㄔ诟鞣N電法和電磁法中分辨率最高，對含水低阻體最敏感。當(dāng)然，在地面也可以探測地下儲水構(gòu)造，但如果在井下探測則分辨率更高，更準(zhǔn)確。因?yàn)榫碌耐饨珉姶鸥蓴_很小，觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量高，探

2、測裝置離目標(biāo)體近，準(zhǔn)確度高。最近三年來（到2006年底）我國已有13個(gè)煤礦和高校購買了TEM47HP井下探水系統(tǒng)，并獲得了成功應(yīng)用，避免了井下透水事故的發(fā)生。二、TEM47HP井下探水系統(tǒng)的組成TEM47HP是加拿大Geonics 公司專門生產(chǎn)的井下探水瞬變電磁系統(tǒng)，也叫PROTEM47HP。其組成包括 PROTEM數(shù)字接收機(jī) TEM47HP發(fā)射機(jī) 高頻接收線圈 可調(diào)節(jié)角度的井下多匝發(fā)射線圈 全空間正、反演軟件其簡單工作原理是，根據(jù)探測目標(biāo)將井下多匝發(fā)射線圈安置在合適的位置上，將高頻接收線圈安置在距發(fā)射線圈510m的位置上，TEM47HP發(fā)射機(jī)向多匝發(fā)射線圈發(fā)送脈沖電流（頻率可選）產(chǎn)生一次場。

3、該一次場向探測目標(biāo)體擴(kuò)散，當(dāng)迂到探測目標(biāo)體時(shí)則產(chǎn)生變化的二次場，即瞬變電磁場。該瞬變電磁場在高頻接收線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓并由PROTEM數(shù)字接收機(jī)接收和進(jìn)行初步處理。全空間正、反演軟件是對數(shù)字接收機(jī)接收到的瞬變電磁場數(shù)據(jù)進(jìn)行全面處理和反演解釋，以給出探測目標(biāo)體的位置、形狀和電阻率等參數(shù)。三、井下瞬變電磁法的裝置結(jié)構(gòu)瞬變電磁法有不同的裝置結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不同的探測目的。由于井下瞬變電磁法是在巷道內(nèi)進(jìn)行，要在有限的施工空間內(nèi)獲取巷道前方，頂、底板，以及采區(qū)下面的儲水構(gòu)造和儲水體的分布情況，并且探測盲區(qū)還要盡量少。因此必須仔細(xì)選擇合適的儀器類型和合適的裝置結(jié)構(gòu)?？稍诰鹿ぷ鞯难b置結(jié)構(gòu)有四種 重疊回線裝置：

4、發(fā)射線圈與接收線圈重合。此種裝置由于接收線圈和發(fā)射線圈重疊，互感大、一次場影響大，所以關(guān)斷時(shí)間長，盲區(qū)大。 中心裝置：接收線圈RX位于發(fā)射線圈TX的中心處。此種裝置互感大，一次場影響大，盲區(qū)大。 共面偶極裝置：發(fā)射線圈TX與接收線圈RX共平面，兩者相距510m，因此一次場對接收線圈的影響可以忽略，盲區(qū)小。此裝置適合沿巷道探測其側(cè)向采區(qū)下方的儲水構(gòu)造。此時(shí)，發(fā)射線圈和接收線圈沿巷道布置，傾角45（或大、或?。?，相距510m。當(dāng)探測巷道頂、底時(shí)，發(fā)射線圈和接收線圈沿巷道水平布置。 共軸偶極裝置：發(fā)射線圈TX與接收線圈RX分別位于前后平行的兩個(gè)平面內(nèi)，但處于同一軸線上，兩者相距510m。此裝置適合巷

5、道掘進(jìn)頭的超前探測。此時(shí)，接收線圈貼近掌子面，發(fā)射線圈位于其后510m處，兩者軸線指向探測方向（圖3）。如果接收線圈和發(fā)射線圈分別向左、向右轉(zhuǎn)動不同角度時(shí)（例如30，45），則探測方向也分別指向前方的不同角度，于是便可以探明掘進(jìn)頭前方扇形區(qū)域內(nèi)的儲水構(gòu)造四、技術(shù)指標(biāo)1、PROTEM數(shù)字接收機(jī)技術(shù)指標(biāo)： 觀測值：三分量感應(yīng)磁場的衰減比，nv/m2 電磁傳感器：空心線圈 道數(shù)：單道連續(xù)測量三分量或三道同時(shí)測量三分量 時(shí)間門：在兩個(gè)量級時(shí)間軸上20個(gè)門測量，或三個(gè)量級時(shí)間軸上30個(gè)門測量 信號分辨率：24位，包括1個(gè)符號位，系統(tǒng)分辨率29位 基本頻率：，3，30，75，285Hz（60Hz工頻時(shí)），25，（50Hz工頻時(shí)）。 積分時(shí)間：，2，4，8，15，30，60和120秒 顯示器：24064點(diǎn)液晶顯示 數(shù)據(jù)管理：固態(tài)存儲3300套數(shù)據(jù)，RS232輸出 同頻：參考電纜同步 工作溫度：-40+60 電源：12V可充電電源，可連續(xù)工作8小時(shí) 重量：15Kg 體積：343827cm2、TEM47HP發(fā)射機(jī)技術(shù)指標(biāo)： 電流波型：偶極方波，占空系數(shù)50% 基本頻率：30，75，285Hz（功率傳輸線為60Hz時(shí)）25，（功率傳輸線為50Hz時(shí)） 關(guān)斷時(shí)間：關(guān)斷時(shí)間（40m40m發(fā)射線圈），最終關(guān)斷時(shí)間取決發(fā)射線圈有效面積S及發(fā)射電流A 發(fā)射線圈尺寸：(80匝)或2m2m（64匝）