地面磁共振探测技术在煤矿灾害水源探测中应用的价值

2014-12-12孙云

中国科技纵横 2014年16期

关键词：全空间波场水源

孙云

(北京中煤建机电设备有限公司,北京 102218)

地面磁共振探测技术在煤矿灾害水源探测中应用的价值

孙云

(北京中煤建机电设备有限公司,北京 102218)

近年来,随着时代经济的飞速发展,我国煤炭行业逐渐蓬勃发展,同时当前煤炭一次资源消费结构中有着相对较大的消费比重,但是煤层赋存的条件相对复杂,其面临的安全问题也是相当的险峻。而地面磁共振探测技术作为近年来逐渐发展起来的一种全新技术,能够实现对灾害水体进行直接探测,有着较快的速度以及勘测位置较为准确等优势,被广泛的应用于煤矿灾害水源探测中。本文首先对当前我国煤矿开采中地面磁共振探测中存在的主要难点作了分析,并分析了地面磁共振超前探测理论,最后总结分析了地面磁共振探测技术在煤矿灾害水源探测应用的价值。

地面磁共振探测技术煤矿灾害水源探测应用价值

本文对地面磁共振探测技术在煤矿灾害水源探测中应用价值进行探讨分析有一定的经济价值和现实意义。

1 当前我国煤矿开采地面磁共振探测存在的主要难点

当前地面磁共振探测仪器不仅仅有着较狭窄的煤矿开采结构，仪器在实际的探测过程中，其天线的边长相对较长，以至于在实际的工作中难以获取一定的信号，同时煤矿开采的过程中，其地磁场强度和方向变化较大，以至于地面磁共振探测仪器难以正确把握空间地磁场中磁场强度的变化，以至于在非均匀磁场下，探测仪器难以及时的接收地下磁场的变化。

总之，当前我国煤矿开采过程中，常常引发各种瓦斯灾害，进而严重威胁着煤矿开采员工的生命安全。

2 地面磁共振超前探测理论分析

煤矿开采巷道狭窄空间进行地面磁共振探测的过程中，首先就要使得探测的线圈和探测面对准，同时线圈更应该沿着其垂直的方向进行多角度的探测，一旦交变电流接入天线，将会有激发磁场产生，用B1表示，垂直于地磁场B0方向的磁和激发场分量的大小，激发场BT在两次旋转之后，逐渐变化为B'T，两者之间的关系用旋转矩阵RD和RI表示，如(1)所示：

用α,β表示地面磁共振线圈方向，激发场BT变化成B''T时，和BT两者之间的关系如式(2)所示：

最终激发场在地磁场的影响下表示如式(3)所示：

一旦地磁场的方向确定，要想对地面磁共振探测信号进行改变，仅仅需要对线圈法线的方向加以改变即可。

3 共振探测技术在煤矿灾害水源探测中应用分析

共振探测技术在煤矿灾害水源探测中应用分析进行分析的过程中，着重探讨分析了地面磁共振探测准全空间处理解释技术应用分析、地面磁共振探测小线圈技术应用分析、地面磁共振探测自适应参考消噪技术应用分析以及地面磁共振探测波场联合探测技术应用等。

(1)地面磁共振探测准全空间处理解释技术应用分析。

探测仪在地面工作的过程中，主要是对半空间模型加以采用，一旦探测仪器工作于地下时，主要是对全空间模型加以蔡永，当煤矿开采中进行地面共振探测时，主要是对准全空间加以构造，其准全空间地面共振探测技术的灵敏度计算公式如式(4)所示：

其中全空间灵敏度核函数用K表示，激发电流和激发时间的乘积用q表示，同时q又是一种激发脉冲矩。煤矿开采巷道的掘进方向用x表示，巷道的宽度用L表示。

(2)地面磁共振探测小线圈技术应用分析。

一般而言，地面磁共振探测的核心技术主要是线圈技术，就目前而言，常规的天线在某种程度上难以实现煤矿开采过程中灾害水源探测的实际要求，要想从根本上将地面磁共振探测信号的强度提高，就要对旋转天线的结构进行合理的设计，正确计算线圈匝数变化地面磁共振探测响应，优化天线的匝数。

(3)地面磁共振探测自适应参考消噪技术应用分析。

煤矿开采的过程中，其挖掘的设备、支护以及供电设备难免产生一定的强电磁进而对地面磁共振探测结果产生极大的影响，这就在某种程度上需增加一定的参考消噪通道，在实际的设计过程中，主要对地下磁共振探测线圈和参考线圈是否与地面垂直给予一定的重视度，并从根本上达到噪声压制的效果。

(4)地面磁共振探测波场联合探测技术应用分析。

地面磁共振探测波场联合探测技术在煤矿开采中的应用，主要是对地面磁共振探测的距离及进行提高，由于其煤矿在实际的开采过程中有着相对狭窄的空间，要想从根本上实现探测距离的加大，就要结合地球物理波场联合探测技术，并借助于复合激发极化法，加大煤矿巷道距离探测的范围，经地面磁共振地下狭窄空间的MPS-TEM联用仪的体积和重量减少，并将煤矿水源灾害的探测深度和探测准确性提高。