地面磁共振探測技術在煤礦災害水源探測中應用的價值

孫云

(北京中煤建機電設備有限公司,北京 102218)

地面磁共振探測技術在煤礦災害水源探測中應用的價值

孫云

(北京中煤建機電設備有限公司,北京 102218)

近年來,隨著時代經(jīng)濟的飛速發(fā)展,我國煤炭行業(yè)逐漸蓬勃發(fā)展,同時當前煤炭一次資源消費結構中有著相對較大的消費比重,但是煤層賦存的條件相對復雜,其面臨的安全問題也是相當?shù)碾U峻。而地面磁共振探測技術作為近年來逐漸發(fā)展起來的一種全新技術,能夠實現(xiàn)對災害水體進行直接探測,有著較快的速度以及勘測位置較為準確等優(yōu)勢,被廣泛的應用于煤礦災害水源探測中。本文首先對當前我國煤礦開采中地面磁共振探測中存在的主要難點作了分析,并分析了地面磁共振超前探測理論,最后總結分析了地面磁共振探測技術在煤礦災害水源探測應用的價值。

地面磁共振探測技術 煤礦災害水源探測 應用價值

本文對地面磁共振探測技術在煤礦災害水源探測中應用價值進行探討分析有一定的經(jīng)濟價值和現(xiàn)實意義。

1 當前我國煤礦開采地面磁共振探測存在的主要難點

當前地面磁共振探測儀器不僅僅有著較狹窄的煤礦開采結構，儀器在實際的探測過程中，其天線的邊長相對較長，以至于在實際的工作中難以獲取一定的信號，同時煤礦開采的過程中，其地磁場強度和方向變化較大，以至于地面磁共振探測儀器難以正確把握空間地磁場中磁場強度的變化，以至于在非均勻磁場下，探測儀器難以及時的接收地下磁場的變化。

總之，當前我國煤礦開采過程中，常常引發(fā)各種瓦斯災害，進而嚴重威脅著煤礦開采員工的生命安全。

2 地面磁共振超前探測理論分析

煤礦開采巷道狹窄空間進行地面磁共振探測的過程中，首先就要使得探測的線圈和探測面對準，同時線圈更應該沿著其垂直的方向進行多角度的探測，一旦交變電流接入天線，將會有激發(fā)磁場產(chǎn)生，用B1表示，垂直于地磁場B0方向的磁和激發(fā)場分量的大小，激發(fā)場BT在兩次旋轉之后，逐漸變化為B'T，兩者之間的關系用旋轉矩陣RD和RI表示，如(1)所示：

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

最終激發(fā)場在地磁場的影響下表示如式(3)所示：

一旦地磁場的方向確定，要想對地面磁共振探測信號進行改變，僅僅需要對線圈法線的方向加以改變即可。

3 共振探測技術在煤礦災害水源探測中應用分析

共振探測技術在煤礦災害水源探測中應用分析進行分析的過程中，著重探討分析了地面磁共振探測準全空間處理解釋技術應用分析、地面磁共振探測小線圈技術應用分析、地面磁共振探測自適應參考消噪技術應用分析以及地面磁共振探測波場聯(lián)合探測技術應用等。

(1)地面磁共振探測準全空間處理解釋技術應用分析。

探測儀在地面工作的過程中，主要是對半空間模型加以采用，一旦探測儀器工作于地下時，主要是對全空間模型加以蔡永，當煤礦開采中進行地面共振探測時，主要是對準全空間加以構造，其準全空間地面共振探測技術的靈敏度計算公式如式(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)時間的乘積用q表示，同時q又是一種激發(fā)脈沖矩。煤礦開采巷道的掘進方向用x表示，巷道的寬度用L表示。

(2)地面磁共振探測小線圈技術應用分析。

一般而言，地面磁共振探測的核心技術主要是線圈技術，就目前而言，常規(guī)的天線在某種程度上難以實現(xiàn)煤礦開采過程中災害水源探測的實際要求，要想從根本上將地面磁共振探測信號的強度提高，就要對旋轉天線的結構進行合理的設計，正確計算線圈匝數(shù)變化地面磁共振探測響應，優(yōu)化天線的匝數(shù)。

(3)地面磁共振探測自適應參考消噪技術應用分析。

煤礦開采的過程中，其挖掘的設備、支護以及供電設備難免產(chǎn)生一定的強電磁進而對地面磁共振探測結果產(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，在實際的設計過程中，主要對地下磁共振探測線圈和參考線圈是否與地面垂直給予一定的重視度，并從根本上達到噪聲壓制的效果。

(4)地面磁共振探測波場聯(lián)合探測技術應用分析。

地面磁共振探測波場聯(lián)合探測技術在煤礦開采中的應用，主要是對地面磁共振探測的距離及進行提高，由于其煤礦在實際的開采過程中有著相對狹窄的空間，要想從根本上實現(xiàn)探測距離的加大，就要結合地球物理波場聯(lián)合探測技術，并借助于復合激發(fā)極化法，加大煤礦巷道距離探測的范圍，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，并將煤礦水源災害的探測深度和探測準確性提高。

4 結語

總而言之，地面磁共振探測技術在現(xiàn)代化煤礦災害水源探測中有著一定的應用價值，不僅僅有著較快的探測速度，同時其探測的準確性相對較高，在某種程度上和GPS高精度時間同步技術相同步。

[1]方樹林.中國煤礦災害防治技術的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].潔凈煤技術,2012,01:90-94.

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