CN101571600A - 一体式瞬变电磁超前预报测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种一体式瞬变电磁超前预报测量装置，其整体呈风车形状，其包括中心固定杆，中心固定杆的两端分别设有前、后圆盘，其中，后圆盘上设有支撑装置，前圆盘上设有星形骨架。其中，中心的三根固定杆相互平行并与两端圆盘牢固连接；兼起前端支撑作用的可伸缩星形骨架与前端的圆盘连接，可方便装卸发射回线、接收探头和接收线圈；八字形的两根杆与后端圆盘连接进行后支撑。整个测量装置均使用非金属材料，可避免对测量信号产生干扰。测量时，只需把星形骨架和后支撑展开即可使用，不用时，折下星形骨架和后支撑，整个装置便形成一圆柱形，便于携带。此测量装置轻便、强度高、滚轮式移动方便、测量及耦合精度高，且每一连接处都是活连接，易于拆装和维护。

Description

一体式瞬变电磁超前预报测量装置

技术领域

本发明涉及一种隧洞或者坑道中瞬变电磁超前预报技术，具体地说是一种一体式瞬变电磁超前预报测量装置。

背景技术

我国水利水电、交通领域中有大量隧道工程程，隧道工程地质灾害是制约隧道施工的关键因素，往往由于隧道开挖前方地质情况不明，经常出现无法预料的地质灾害，如突水、突泥、坍塌等。在井下进行煤矿开采过程中，经常也会遇到老空水等地质灾害，这些地质灾害造成的后果是轻则冲毁机具，淹没隧道，正常施工被迫中断；重则造成重大人员伤亡，产生巨大的经济损失，甚至有些地下工程会因此被迫停建或改线。所以，对于这些地质灾害做出超前探测或预报就显得很有必要，也很有意义。

瞬变电磁法(TEM，transient electromagnetic Methods)作为一种重要的电磁勘探方法，以其独特的优点：经济、无损、快速、探距远及探测信息丰富等，被广泛应用于资源勘探与工程勘察中。由于瞬变电磁法有对工作面前方水体等低电阻不良地质体反映灵敏的特点，而且接收探头中接收到的由激发涡流感应出的二次场，不论目标体产状如何，均能收到有用信号，并对目标体进行成像。可以说，瞬变电磁法是目前所有超前探测方法中最有发展前景的一种方法之一。

瞬变电磁法在实际超前预报中是通过向工作面前方发射一脉冲电磁场，并在一次场间歇期间，利用接收探头或接收线圈观测前方目标体感应的涡流场变化，从而达到超前探测或预报目的。瞬变电磁设备中的测量装置的结构和性能是影响瞬变电磁超前预报工作效率和预报精度和的重要因素之一。目前的测量装置大多没有固定结构，基本上是现场临时搭成的方形边框或者折叠形边框，都存在不同程度的接收信号精度差、移动困难、发射和接收电磁场耦合性差、测量费时费力、安装拆卸不方便等缺点。2007年由本发明人参与设计的一款手持式伞状瞬变电磁发射装置申请了发明专利(专利号：200710115317)，此款手持式伞状瞬变电磁发射装置相比于以前那些粗制简陋的发射装置在各个方面都有了较大的提高。但经过实践使用也发现一些问题，以下列出了此装置的几个主要缺陷：首先，此伞形装置不能做得太大，长度一般不超过1.5米，否则装置展开后很难搬动，移动困难；其次，瞬变电磁发射装置必需使用非金属材料，伞形结构的几个关键支撑点由于经常上下推动，很容易损坏；再者，中心固定杆为一根，为了坚固，就得用较粗材料，这就增加了手持的不方便性，另外，虽然中心固定杆为空心，但于由于长度较长，在伞面的中心安装接收探头及其引线很不方便；最后，整个发射装置的各个连接处基本上是固定死的，拆装及维护不方便。

发明内容

本发明为克服上述现有技术的不足，提供的是一种发射与接收信号好、移动方便、测量仰角可调、可拆装、便于携带、测量及耦合精度高的可伸缩型一体式瞬变电磁超前预报测量装置。

本发明具体采用下述技术方案来实现：

一种一体式瞬变电磁超前预报测量装置，其整体呈风车形状，其包括中心固定杆，中心固定杆的两端分别设有前、后圆盘，其中，后圆盘上设有支撑装置，前圆盘上设有星形骨架。

所述星形骨架由若干根一端与前圆盘活动连接的在同一平面内呈发射状均匀分布的可伸缩杆组成，可以方便装卸发射回线、接收探头和接收线圈。

所述可伸缩杆上均设有活动环扣，可伸缩杆的外向末端均设有穿线孔，可伸缩杆的表面均设有刻度；其中两根间隔一根可伸缩杆的兼起前端支撑作用的可伸缩杆的末端设有滚轮，方便测量装置的移动。每根伸缩杆在设计范围内可以自由伸缩。活动环扣上可以固定发射回线(电线)。

所述支撑装置为两根呈八字形分布的可伸缩支撑杆，支撑杆一端与后圆盘活动连接，另一端设有滚轮，易于移动；由于支撑杆可伸缩，配合前端起支撑作用的可伸缩杆可以调节测量的仰角。

所述前圆盘上设有接收探头固定孔、接收探头放置孔和若干均布的中心固定杆安装孔。

所述后圆盘上设有走线孔和若干均布的中心固定杆安装孔。

所述中心固定杆由若干根不在同一平面上且平行设置的与前后圆盘垂直连接的横杆组成。

所述中心固定杆由三根不在同一平面上且平行设置的与前后圆盘垂直连接的横杆组成，三根横杆之间呈三角形分布。这样做第一是为了牢固地与两端圆盘进行连接，二是为了在三根杆围成的三角形中心区域内可以自由拆装接收探头

本发明的实际应用过程操作简单：使用前，根据实际工作条件和测量参数，把发射回线和接收探头或接收线圈按要求装上，然后把测量装置的星形骨架和后支撑展开，其中前端星形骨架面向工作面，当与主机的接线连好后，便可进行相应测量。测量完后，把探头和接线卸下，折下星形骨架和后支撑，整个装置便形成一圆柱形，便于携带。此外，本装置的每一连接处都是活连接，易于拆装和维护。整个测量装置(包括连接部件)均使用非金属材料，这样可避免测量装置自身对瞬变电磁信号产生干扰。

附图说明

图1A是本发明前圆盘部分结构示意图；

图1B是本发明后圆盘部分结构示意图；

图2是本发明使用状态图；

图3是本发明收起平放状态图；

图4是本发明收起竖放状态图；

其中，1.滚轮，2.发射回线，3.接收线圈，4.接收探头固定开孔，5.接收探头放置孔，6.前圆盘，7.可伸缩杆，8.活动环扣，9.中心固定杆安装孔，10.穿线孔，11.中心固定杆，12.后圆盘，13.走线(缆)孔，14.支撑杆，15.星形骨架，16.工作面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：图1-4中，装置整体呈风车形状，其包括中心固定杆11，中心固定杆11的两端分别设有前、后圆盘6、12，其中，后圆盘上12设有支撑装置，前圆盘6上设有星形骨架15。

星形骨架15由八根一端与前圆盘6活动连接的在同一平面内呈发射状均匀分布的可伸缩杆7组成，可以方便装卸发射回线、接收探头和接收线圈。

可伸缩杆7上均设有活动环扣8，可伸缩杆7的外向末端均设有穿线孔10，可伸缩杆7的表面均设有刻度；其中两根间隔一根可伸缩杆的兼起前端支撑作用的可伸缩杆7的末端设有滚轮1，方便测量装置的移动。每根可伸缩杆7在设计范围内可以自由伸缩。活动环扣8上可以固定发射回线(电线)2。

支撑装置为两根呈八字形分布的可伸缩支撑杆14，支撑杆14一端与后圆盘12活动连接，另一端设有滚轮1，易于移动；由于支撑杆14可伸缩，配合前端起支撑作用的可伸缩杆7可以调节测量的仰角。

前圆盘6上设有接收探头固定孔4、接收探头放置孔5和三个均布的中心固定杆安装孔9。

后圆盘12上设有走线(缆)孔13和三个均布的中心固定杆安装孔9。

中心固定杆11由三根不在同一平面上且平行设置的与前后圆盘6、12垂直连接的横杆组成，三根横杆之间呈三角形分布。这样做第一是为了牢固地与前后圆盘6、12进行连接，二是为了在三根杆围成的三角形中心区域内可以自由拆装接收探头。

采用四边形回线发射，探头接收。首先，把整个测量装置全部展开，面向工作面16，状态如图2。根据测量参数，如线框的大小和测量的仰角，可以通过伸缩调整前后端可伸缩杆7和支撑杆14的长度的大小来达到目的，需要注意的是，前端八根可伸缩杆只需间隔调整相互垂直的四根可伸缩杆7即可。发射回线2固定在穿线孔10上，也可以固定在活动环扣8上。接收探头放置在接收探头放置孔5上，并通过接收探头固定孔4利用配好的螺栓将探头固定好。最后把发射回线2和接收探头的引线通过走线(缆)孔13接到瞬变电磁仪主机，即可开展测量工作。

此时，为了减少电磁干扰，接收线圈3最好不要挂上。在测量过程中，如果需要从一个测量点挪到另一测量点，可以通过移动滚轮1实现。当测量工作完毕后，先把引线和探头卸下，至于发射回线2可以不卸，以备下次使用。最后把前后端的星形骨架15和支撑杆14折下，收起状态见图3、图4。

实施例2：八边形回线发射(近似圆形发射)，探头接收。把八根可伸缩杆7伸缩为一样长，其余的与实施例1一样。

实施例3：四边形回线发射，接收线圈3接收。把接收线圈3挂上，接收探头卸下，其余的与实施例1一样。

实施例4：八边形回线发射(近似圆形发射)，探头线圈3接收。把接收线圈3挂上，接收探头卸下，其余的与实施例2一样。

实施例5：四边形回线发射，接收探头与接收线圈3一起接收。当有两台瞬变电磁接收机，或者瞬变电磁接收机是双通道的前提下，为了做一些研究性工作，可以把接收探头与接收线框一起挂上，其余的与实例1一样。

实施例6：八边形回线发射(近似圆形发射)，接收探头与接收线圈3一起接收。这时的接收线圈3只能用活动环扣8进行固定。其余的与实例5一样。

Claims (8)

1.一体式瞬变电磁超前预报测量装置，其特征在于：其整体呈风车形状，其包括中心固定杆，中心固定杆的两端分别设有前、后圆盘，其中，后圆盘上设有支撑装置，前圆盘上设有星形骨架。

2.根据权利要求1所述的一体式瞬变电磁超前预报测量装置，其特征在于：所述星形骨架由若干根一端与前圆盘活动连接的在同一平面内呈发射状均匀分布的可伸缩杆组成。

3.根据权利要求2所述的一体式瞬变电磁超前预报测量装置，其特征在于：所述可伸缩杆上均设有活动环扣，可伸缩杆的外向末端均设有穿线孔，可伸缩杆的表面均设有刻度；其中两根间隔一根可伸缩杆兼起前端支撑作用的可伸缩杆的末端设有滚轮。

4.根据权利要求1所述的一体式瞬变电磁超前预报测量装置，其特征在于：所述支撑装置为两根呈八字形分布的可伸缩支撑杆，支撑杆一端与后圆盘活动连接，另一端设有滚轮。

5.根据权利要求1所述的一体式瞬变电磁超前预报测量装置，其特征在于：所述前圆盘上设有接收探头固定孔、接收探头放置孔和若干均布的中心固定杆安装孔。

6.根据权利要求1所述的一体式瞬变电磁超前预报测量装置，其特征在于：所述后圆盘上设有走线孔和若干均布的中心固定杆安装孔。

7.根据权利要求1所述的一体式瞬变电磁超前预报测量装置，其特征在于：所述中心固定杆由若干根不在同一平面上且平行设置的与前后圆盘垂直连接的横杆组成。

8.根据权利要求1所述的一体式瞬变电磁超前预报测量装置，其特征在于：所述中心固定杆由三根不在同一平面上且平行设置的与前后圆盘垂直连接的横杆组成，三根横杆之间呈三角形分布。

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