孫云

(北京中煤建機(jī)電設(shè)備有限公司,北京 102218)

地面磁共振探測(cè)技術(shù)在煤礦災(zāi)害水源探測(cè)中應(yīng)用的價(jià)值

孫云

(北京中煤建機(jī)電設(shè)備有限公司,北京 102218)

近年來(lái),隨著時(shí)代經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,我國(guó)煤炭行業(yè)逐漸蓬勃發(fā)展,同時(shí)當(dāng)前煤炭一次資源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中有著相對(duì)較大的消費(fèi)比重,但是煤層賦存的條件相對(duì)復(fù)雜,其面臨的安全問(wèn)題也是相當(dāng)?shù)碾U(xiǎn)峻。而地面磁共振探測(cè)技術(shù)作為近年來(lái)逐漸發(fā)展起來(lái)的一種全新技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)災(zāi)害水體進(jìn)行直接探測(cè),有著較快的速度以及勘測(cè)位置較為準(zhǔn)確等優(yōu)勢(shì),被廣泛的應(yīng)用于煤礦災(zāi)害水源探測(cè)中。本文首先對(duì)當(dāng)前我國(guó)煤礦開(kāi)采中地面磁共振探測(cè)中存在的主要難點(diǎn)作了分析,并分析了地面磁共振超前探測(cè)理論,最后總結(jié)分析了地面磁共振探測(cè)技術(shù)在煤礦災(zāi)害水源探測(cè)應(yīng)用的價(jià)值。

地面磁共振探測(cè)技術(shù) 煤礦災(zāi)害水源探測(cè) 應(yīng)用價(jià)值

本文對(duì)地面磁共振探測(cè)技術(shù)在煤礦災(zāi)害水源探測(cè)中應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行探討分析有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

1 當(dāng)前我國(guó)煤礦開(kāi)采地面磁共振探測(cè)存在的主要難點(diǎn)

當(dāng)前地面磁共振探測(cè)儀器不僅僅有著較狹窄的煤礦開(kāi)采結(jié)構(gòu)，儀器在實(shí)際的探測(cè)過(guò)程中，其天線(xiàn)的邊長(zhǎng)相對(duì)較長(zhǎng)，以至于在實(shí)際的工作中難以獲取一定的信號(hào)，同時(shí)煤礦開(kāi)采的過(guò)程中，其地磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向變化較大，以至于地面磁共振探測(cè)儀器難以正確把握空間地磁場(chǎng)中磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化，以至于在非均勻磁場(chǎng)下，探測(cè)儀器難以及時(shí)的接收地下磁場(chǎng)的變化。

總之，當(dāng)前我國(guó)煤礦開(kāi)采過(guò)程中，常常引發(fā)各種瓦斯災(zāi)害，進(jìn)而嚴(yán)重威脅著煤礦開(kāi)采員工的生命安全。

2 地面磁共振超前探測(cè)理論分析

煤礦開(kāi)采巷道狹窄空間進(jìn)行地面磁共振探測(cè)的過(guò)程中，首先就要使得探測(cè)的線(xiàn)圈和探測(cè)面對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)線(xiàn)圈更應(yīng)該沿著其垂直的方向進(jìn)行多角度的探測(cè)，一旦交變電流接入天線(xiàn)，將會(huì)有激發(fā)磁場(chǎng)產(chǎn)生，用B1表示，垂直于地磁場(chǎng)B0方向的磁和激發(fā)場(chǎng)分量的大小，激發(fā)場(chǎng)BT在兩次旋轉(zhuǎn)之后，逐漸變化為B'T，兩者之間的關(guān)系用旋轉(zhuǎn)矩陣RD和RI表示，如(1)所示：

用α,β表示地面磁共振線(xiàn)圈方向，激發(fā)場(chǎng)BT變化成B''T時(shí)，和BT兩者之間的關(guān)系如式(2)所示：

最終激發(fā)場(chǎng)在地磁場(chǎng)的影響下表示如式(3)所示：

一旦地磁場(chǎng)的方向確定，要想對(duì)地面磁共振探測(cè)信號(hào)進(jìn)行改變，僅僅需要對(duì)線(xiàn)圈法線(xiàn)的方向加以改變即可。

3 共振探測(cè)技術(shù)在煤礦災(zāi)害水源探測(cè)中應(yīng)用分析

共振探測(cè)技術(shù)在煤礦災(zāi)害水源探測(cè)中應(yīng)用分析進(jìn)行分析的過(guò)程中，著重探討分析了地面磁共振探測(cè)準(zhǔn)全空間處理解釋技術(shù)應(yīng)用分析、地面磁共振探測(cè)小線(xiàn)圈技術(shù)應(yīng)用分析、地面磁共振探測(cè)自適應(yīng)參考消噪技術(shù)應(yīng)用分析以及地面磁共振探測(cè)波場(chǎng)聯(lián)合探測(cè)技術(shù)應(yīng)用等。

(1)地面磁共振探測(cè)準(zhǔn)全空間處理解釋技術(shù)應(yīng)用分析。

探測(cè)儀在地面工作的過(guò)程中，主要是對(duì)半空間模型加以采用，一旦探測(cè)儀器工作于地下時(shí)，主要是對(duì)全空間模型加以蔡永，當(dāng)煤礦開(kāi)采中進(jìn)行地面共振探測(cè)時(shí)，主要是對(duì)準(zhǔn)全空間加以構(gòu)造，其準(zhǔn)全空間地面共振探測(cè)技術(shù)的靈敏度計(jì)算公式如式(4)所示：

其中全空間靈敏度核函數(shù)用K表示，激發(fā)電流和激發(fā)時(shí)間的乘積用q表示，同時(shí)q又是一種激發(fā)脈沖矩。煤礦開(kāi)采巷道的掘進(jìn)方向用x表示，巷道的寬度用L表示。

(2)地面磁共振探測(cè)小線(xiàn)圈技術(shù)應(yīng)用分析。

一般而言，地面磁共振探測(cè)的核心技術(shù)主要是線(xiàn)圈技術(shù)，就目前而言，常規(guī)的天線(xiàn)在某種程度上難以實(shí)現(xiàn)煤礦開(kāi)采過(guò)程中災(zāi)害水源探測(cè)的實(shí)際要求，要想從根本上將地面磁共振探測(cè)信號(hào)的強(qiáng)度提高，就要對(duì)旋轉(zhuǎn)天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，正確計(jì)算線(xiàn)圈匝數(shù)變化地面磁共振探測(cè)響應(yīng)，優(yōu)化天線(xiàn)的匝數(shù)。

(3)地面磁共振探測(cè)自適應(yīng)參考消噪技術(shù)應(yīng)用分析。

煤礦開(kāi)采的過(guò)程中，其挖掘的設(shè)備、支護(hù)以及供電設(shè)備難免產(chǎn)生一定的強(qiáng)電磁進(jìn)而對(duì)地面磁共振探測(cè)結(jié)果產(chǎn)生極大的影響，這就在某種程度上需增加一定的參考消噪通道，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要對(duì)地下磁共振探測(cè)線(xiàn)圈和參考線(xiàn)圈是否與地面垂直給予一定的重視度，并從根本上達(dá)到噪聲壓制的效果。

(4)地面磁共振探測(cè)波場(chǎng)聯(lián)合探測(cè)技術(shù)應(yīng)用分析。

地面磁共振探測(cè)波場(chǎng)聯(lián)合探測(cè)技術(shù)在煤礦開(kāi)采中的應(yīng)用，主要是對(duì)地面磁共振探測(cè)的距離及進(jìn)行提高，由于其煤礦在實(shí)際的開(kāi)采過(guò)程中有著相對(duì)狹窄的空間，要想從根本上實(shí)現(xiàn)探測(cè)距離的加大，就要結(jié)合地球物理波場(chǎng)聯(lián)合探測(cè)技術(shù)，并借助于復(fù)合激發(fā)極化法，加大煤礦巷道距離探測(cè)的范圍，經(jīng)地面磁共振地下狹窄空間的MPS-TEM聯(lián)用儀的體積和重量減少，并將煤礦水源災(zāi)害的探測(cè)深度和探測(cè)準(zhǔn)確性提高。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，地面磁共振探測(cè)技術(shù)在現(xiàn)代化煤礦災(zāi)害水源探測(cè)中有著一定的應(yīng)用價(jià)值，不僅僅有著較快的探測(cè)速度，同時(shí)其探測(cè)的準(zhǔn)確性相對(duì)較高，在某種程度上和GPS高精度時(shí)間同步技術(shù)相同步。

[1]方樹(shù)林.中國(guó)煤礦災(zāi)害防治技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].潔凈煤技術(shù),2012,01:90-94.

[2]甘斌.地面核磁共振方法在水文地質(zhì)勘查中的應(yīng)用研究[D].中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京),2013.