CN102914801B - 一种瞬变电磁勘探用收发线圈充气柱支架及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种瞬变电磁勘探用线圈充气柱支架及使用方法，由单个或多个气室充气形成外径或边长等于接收或发射线圈半径或边长的柱状支架，配接有进气和排气管，进气和排气管安装有控制阀门，阀门内气柱一侧安装有监测气柱内气压的气压计。在指定空间测量瞬变电磁场时，充气柱支架轴向指向瞬变电磁场测量方向，发射和接收线圈附着在充气柱支架上，随着充气柱充气密实而成型，接收和发射线圈自然打开并排列成设计距离，完成线圈固定布置，利用瞬变电磁仪可测量给定方向上的瞬变电磁场。该线圈排列距离具有较高的精度，线圈形状具有好的一致性，充气支架重量轻，携带使用方便，适合在井巷等受限空间中或水面上实施瞬变电磁勘探时使用。

Description

一种瞬变电磁勘探用收发线圈充气柱支架及使用方法

技术领域

本发明专利涉及一种瞬变电磁勘探用线圈充气柱支架及使用方法，适用于地球物理勘探中的电磁法勘探，应用于矿产等资源勘察和工程勘察领域，特别是受限空间瞬变电磁法勘探。

背景技术

瞬变电磁法勘探需要使用发射线圈或接收线圈，由于线圈是柔性导线绕制而成，因此需要支架支撑并保证线圈的面积规格一致稳定，采用刚性固定结构的线圈，运输存放不方便。当勘探实践中需要采用半径或边长较大的线圈时，支架不仅制作不方便，而且移动搬运非常麻烦。

考虑到电磁感应干扰，一般的线圈支架采用不导电材料制成，现有的接收线圈一般制成边长1米的方形或直径0.5米～1米的圆形，这类线圈仅仅只是放置在地面上测量时方便，若要将其立起来或悬空放置测量某个瞬变电磁场分量时，显得异常麻烦。

现有瞬变电磁法勘探向阵列式多接收线圈观测方式发展，对于采用多个接收线圈的观测模式，各个线圈之间的方向一致性、距离精确保障是个难题。用非金属材料制作支架，要使其有较高的强度难以实现，支护困难；用金属材料制作支架，不仅笨重，而且会有电磁感应干扰。

由于这些原因，瞬变电磁法勘探实践中迫切需要一种电磁干扰小，便于存放、移动和运输，使用安装方便，安装后接收或发射线圈几何状态好而且安装精度高的线圈支架。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种电磁干扰小、使用方便的瞬变电磁勘探用收发线圈充气柱支架。

本发明所要解决的第二技术问题是提供一种瞬变电磁勘探用收发线圈充气柱支架的使用方法。

为了解决上述第一个技术问题，本发明提供的瞬变电磁勘探用收发线圈充气柱支架，包括所述的接收线圈和/或发射线圈，充气柱由不具有伸缩性的不透气材料制成，所述的充气柱的外径或边长等于接收线圈或发射线圈的半径或边长，所述的接收线圈和/或发射线圈设在所述的充气柱的外表面，所述的充气柱配接有气管，所述的气管安装有控制阀门，所述的充气柱上安装有监测所述的充气柱内气压的气压计。

所述的气压计安装在所述的气管上处于所述的控制阀门与所述的充气柱之间。

所述的充气柱的外表设置有平行的环状距离标识，环带状距离标识上设有粘贴或挂靠线圈的绑带。

所述的充气柱是单个气室或多气室拼接形成。

所述的充气柱的外形呈柱状或中空环形柱状结构，所述的柱状为圆柱状、方柱状或菱柱状。

所述的发射线圈或接收线圈在充气前后直接附着在所述的充气柱上的附着方式是粘贴、绑扎或缝制。

所述的气管由送气管和排气管及阀门组成，所述的进气管和排气管用两个或两个以上的管材制成，或所述的进气管和排气共用一个管道。

所述的不具有伸缩性的不透气材料是聚醚（TPU）材料、聚酯纤维（PET）材料、聚乙烯(PE)材料、聚氯乙烯（PVC）材料、或聚酰胺(PA)材质，没有伸缩性。

所述的充气柱的外表面贴有一层柔性塑料膜或布作为保护层，防止磨损或锐器划伤。

为了解决上述第二个技术问题，本发明提供的使用瞬变电磁勘探用收发线圈充气柱支架的方法，在指定空间测量瞬变电磁场时，充气柱轴向指向瞬变电磁场测量方向，发射线圈和/或接收线圈附着在所述的充气柱上，随着所述的充气柱充气密实而成型，接收线圈和/或发射线圈自然打开并排列成设计距离，完成接收线圈和/或发射线圈固定布置，利用瞬变电磁仪测量给定方向上的瞬变电磁场。

所述的接收线圈和/或发射线圈的附着方式有两种：一种是现场所述的充气柱充气到基本成型后套上接收线圈和/或发射线圈圈绑好，另一种是事先将接收线圈和/或发射线圈在充气前直接绑附着在所述的充气柱上形成一体。

在给定空间测量瞬变电磁场时，所述的充气柱轴向指向哪个方向，即测量该方向上的瞬变电磁场，在所述的充气柱上安置1个、2个或2个以上所述的接收线圈和/或发射线圈。

采用上述技术方案的瞬变电磁勘探用收发线圈充气柱支架及使用方法，支架本身不会产生电磁干扰噪声；充分利用了充气柱充气前后体积变化特点，重量轻，便于存储携带，而且收放自如；环绕在充气柱上的接收线圈和/或发射线圈形态规则，距离精度高，大大提高了瞬变电磁法的工作效率，也间接提高了瞬变电磁测量数据的精度。

使用上述瞬变电磁勘探用线圈充气柱支架时，一个充气柱可以同时布设发射和接收线圈，也可以多个接收线圈共用一个充气柱；可以根据需要将充气柱安放成水平、垂直等不同方向，用于测量瞬变电磁场的各个分量或梯度；尤其是对于多个接收线圈的瞬变电磁法观测模式，多个接收线圈的几何状态、相对距离都能够精确保证。

该发明应用于地下受限空间水患等地质灾害探测预报领域，也用于危机矿山地下矿产资源探测领域，在水面上实施瞬变电磁勘探时也可使用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是充气柱外部凹凸起伏形状支撑架及线圈布设示意图；

图3是中空充气柱支架的第一种结构示意图。

图4是中空充气柱支架的第二种结构示意图。

图5是中空充气柱支架的第三种结构示意图。

图6是充气柱支架顺掌子面方向布设探测前方隐患时，现场工作俯视图。

图7是充气柱支架垂直于掌子面方向布设探测前方隐患时，现场工作俯视图。

图8是充气柱支架用于巷道内顺巷道方向布设探测巷道周边隐伏金属矿体时现场工作俯视图。

图9是充气柱支架用于巷道内垂直于巷道方向布设探测巷道周边隐伏金属矿体时现场工作俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

参见图1，由单个或多个气室充气形成外径或边长等于接收线圈或发射线圈半径或边长的圆柱状的充气柱1，由不具有伸缩性的材料制成，不具有伸缩性的不透气材料是聚醚（TPU）材料、聚酯纤维（PET）材料、聚乙烯(PE)材料、聚氯乙烯（PVC）材料、或聚酰胺(PA)材质，并保证有一定的抗压强度，充气柱1的外表面贴有一层柔性塑料膜或布作为保护层，防止磨损或锐器划伤，充气柱1外表面设有环状距离标识2标识距离，环带状距离标识2上设有粘贴或挂靠线圈的绑带；充气柱1一端配接有进气和排气一体的气管6，气管6上安装有控制阀门5，控制阀门5内靠充气柱1一侧安装有监测充气柱1内气压的气压计4，保存或运输中将充气柱1内空气排干净，可以折叠保存、携带；到达现场指定位置后，用电动充气泵给充气柱1充气，同时通过气压计4监测气压，当充气柱1基本成型尚具有柔性时，将发射线圈或接收线圈3套在充气柱1相应环状距离标识2标示位置，用绑带绑扎固定，继续充气至充气柱1到达能够将线圈全面展开的硬度，同时监测气压计4，保证安全。

参见图2，外形柱状的充气柱1外形可以制成凹凸起伏的环节状，接收线圈或发射线圈半径/边长等于凹陷处柱体外径/边长。

参见图1、图3和图4，充气柱1做成中空环形或菱柱状，参见图5，充气柱1做成方柱状，充气柱1由不具有伸缩性的材料制成，并保证有一定的抗压强度，充气柱1外表面有环带状距离标识2标示距离，配接有气管6，气管6安装有控制阀门5，控制阀门5内靠充气柱1一侧安装有监测充气柱1内气压的气压计4。内径和充气柱1外径一致的接收线圈11就直接柔性粘贴或缝制在充气柱1上相应距离位置，并和充气柱1一起折叠保存携带；到达现场后，用电动充气泵给充气柱1充气至充气柱1到达能够将线圈全面展开的硬度，同时监测气压计4，保证安全。

参见图1、图6和图7，充气柱支架用于掌子面探测前方隐患工作俯视图，作业时，充气柱1轴向分别垂直于掌子面7方向或顺掌子面7方向，发射线圈12设在围岩9的巷道10内，充气柱1附着的接收线圈11用来测量瞬变电磁响应的不同方向分量，通过响应信号异常探测掌子面7前方可能存在的储水隐患8。

参见图1、图8和图9，充气柱支架用于巷道内探测隐伏矿体工作俯视图，作业时，充气柱1轴向分别垂直于巷道10方向或顺巷道方向布设，发射线圈12设在围岩9的巷道10内，充气柱1附着的接收线圈11用来测量瞬变电磁响应的不同方向分量，通过响应信号异常探测巷道周边一定深度内可能存在的隐伏金属矿体13。

Claims (8)

1.一种瞬变电磁勘探用收发线圈充气柱支架，包括接收线圈和/或发射线圈，其特征是：充气柱(1)由不具有伸缩性的不透气材料制成，所述的充气柱是单个气室或多气室拼接形成，所述的充气柱(1)的外径或边长等于接收线圈和/或发射线圈的内径或边长，所述的接收线圈和/或发射线圈设在所述的充气柱(1)的外表面，所述的充气柱(1)配接有气管(6)，所述的气管(6)安装有控制阀门(5)，所述的充气柱(1)上安装有监测所述的充气柱(1)内气压的气压计(4)；所述的充气柱(1)的外表设置有平行的环状距离标识(2)，所述的环状距离标识(2)上设有粘贴或挂靠线圈的绑带；所述的接收线圈和/或发射线圈在充气前后直接附着在所述的充气柱(1)上的附着方式是粘贴或绑扎。

2.根据权利要求1所述的瞬变电磁勘探用收发线圈充气柱支架，其特征是：所述的气压计(4)安装在所述的气管(6)上处于所述的控制阀门(5)与所述的充气柱(1)之间。

3.根据权利要求1或2所述的瞬变电磁勘探用收发线圈充气柱支架，其特征是：所述的充气柱(1)的外形呈柱状，所述的柱状为圆柱状、方柱状或菱柱状。

4.根据权利要求1或2所述的瞬变电磁勘探用收发线圈充气柱支架，其特征是：所述的气管(6)包括进气管和排气管，所述的进气管和排气管用两个以上的管材制成，或所述的进气管和排气管共用一个管道。

5.根据权利要求1或2所述的瞬变电磁勘探用收发线圈充气柱支架，其特征是：所述的充气柱(1)的外表面贴有一层柔性塑料膜作为保护层。

6.使用权利要求1所述的瞬变电磁勘探用收发线圈充气柱支架的方法，其特征是：在指定空间测量瞬变电磁场时，充气柱轴向指向瞬变电磁场测量方向，接收线圈和/或发射线圈附着在所述的充气柱上，随着所述的充气柱充气密实而成型，接收线圈和/或发射线圈自然打开并排列成设计距离，完成接收线圈和/或发射线圈固定布置，利用瞬变电磁仪测量给定方向上的瞬变电磁场。

7.根据权利要求6所述的使用瞬变电磁勘探用收发线圈充气柱支架的方法，其特征是：所述的接收线圈和/或发射线圈的附着方式有两种：一种是现场所述的充气柱充气到基本成型后套上接收线圈和/或发射线圈绑好，另一种是事先将接收线圈和/或发射线圈在充气前直接绑附着在所述的充气柱上形成一体。

8.根据权利要求6所述的使用瞬变电磁勘探用收发线圈充气柱支架的方法，其特征是：在给定空间测量瞬变电磁场时，所述的充气柱轴向指向哪个方向，即测量该方向上的瞬变电磁场，在所述的充气柱上安置1个或2个以上所述的接收线圈和/或发射线圈。