CN103122764A - 移动式瞬变电磁场自动探测方法及装置 - Google Patents

移动式瞬变电磁场自动探测方法及装置 Download PDF

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Abstract

一种移动式瞬变电磁场自动探测方法及装置，尤其适用于矿井或地下工程地质灾害监测使用。装置包括瞬变电磁场探测器、过程控制器，移动导轨、驱动轮、移动控制器、移动电机、接触传感器和监测主机。过程控制器根据掘进机或其它作业机械装置的控制状态，输出信号至移动控制器，移动控制器输出信号驱动移动电机，移动电机带动驱动轮牵引瞬变电磁场探测器移动接近被探区域，通过接触传感器判断瞬变电磁场探测器的移动是否到位，到位后瞬变电磁场探测器开始探测工作，探测结果输入监测主机进行分析，判断掘进前方是否存在应力积聚、地质结构异常等情况，对矿井或涵洞巷道掘进前方地质灾害进行预警。

Description

移动式瞬变电磁场自动探测方法及装置
技术领域
本发明涉及一种探测方法及装置，特别是一种适用于煤矿井下掘进灾害超前探测的移动式瞬变电磁场自动探测方法及装置。
技术背景
矿井或地下涵洞掘进作业时，经常会发生突水和冲击地压的地质灾害。长期以来，人们采用的方法是先采用物探方法先探明掘进前方的地质情况，但这种人工探测方法，往往要求专业人员使用，很不方便，此外由于人工探测麻烦，往往希望一次探测可以了解岩体前方较大深度的情况，结果牺牲了探测精确度，有些灾害隐患难以发现，致使掘进中经常出现事故，造成人员伤亡和经济损失。
发明内容
本发明的目的是克服已有技术中的不足，提供一种系统简单、操作方便、探测精确度高的移动式瞬变电磁场自动探测方法及装置。
为实现上述技术目，本发明的移动式瞬变电磁场自动探测方法及装置，探测步骤如下：
a．将探测装置安装在掘进机的掘进臂上，掘进机械在掘进过程中，掘进机控制系统控制掘进机每掘进2-3米后停止掘进，停止掘进后向探测装置发送开启指令；
b．控制探测装置中的移动控制器接收到掘进机控制系统发出的指令后，控制移动电机带动驱动轮牵引瞬变电磁场探测器、接触传感器和移动控制器沿着移动导轨在掘进机的掘进臂上前移贴近岩体，当接触传感器接触到岩体后向移动控制器发出信号，移动控制器控制移动电机停止运动并控制瞬变电磁场探测器开启工作；
c．瞬变电磁场探测器内的高速开关电路接收到接触传感器的信号后控制与大电流驱动电路的发射线圈向前方岩体发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间利用接收线圈接收岩体介质中引起的感应涡流场感应信号，通过高速数据采集放大电路和无线通信电路将接收的感应信号传输至监测主机进行处理，从而完成一次探测工作；
d．探测工作结束后，移动控制器发出控制信号驱动移动电机，移动电机带动驱动轮牵引瞬变电磁场探测器、接触传感器和移动控制器沿设在掘进机悬臂上的移动导轨后移，回到远离掘进工作面的移动导轨起始末端位置，掘进机向前掘进，瞬变电磁场探测器处于等待阶段，等待掘进机掘进一段距离后的下次探测工作。
一种适用于上述方法的移动式瞬变电磁场自动探测装置，它包括移动控制装置和移动装置，所述移动控制装置包括与掘进机控制系统相连接的移动控制器，移动控制器分别与瞬变电磁场探测器和接触传感器相连接，瞬变电磁场探测器与监测主机相连接，移动装置包括设在掘进机掘进臂上的移动导轨和移动电机，移动电机上设有与移动导轨相配合的驱动轮。
所述瞬变电磁场探测器包括顺序连接的高速开关电路，大电流驱动和发射线圈；接收线圈顺序与高速数据采集放大电路和无线通信电路相连接，高速开关电路与接触传感器相连接，输出端接大电流驱动电路的输入端，大电流驱动电路的输出端接发射线圈的输入端；接收线圈的输出端接高速数据采集放大电路的输入端，高速数据采集放大电路的输出端接无线通信电路的输入端。
有益效果：由于采用了上述技术方案，安装在掘进机上的自动探测装置能够在掘进过程中，定期实时探测掘进前方岩层或煤岩内部的地质结构，实现掘进前方灾害的实时监测预警，避免掘进工作面地质灾害的发生。其探测方法使用方便，不需要专业人员操作，效率高，通过减小探测深度可以提高探测精确，能及时发现地质灾害的危险性，避免事故的发生。具有装置简单，易操作，安全、探测精确度高的优点，在本技术领域内具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的自动探测装置原理结构图；
图2是本发明的瞬变电磁场探测器原理框图；
图3是本发明的移动测控装置原理结构图；
图4是本发明的在掘进机上的位置示意图；
图5是本发明的在掘进机上的工作位置示意图。
图中，1、瞬变电磁场探测器；2、监测主机；3、移动控制器；4、移动电机；5、移动导轨；6、接触传感器；7、高速开关电路；8、大电流驱动电路；9、发射线圈；10、接收线圈；11、高速数据采集放大电路；12、无线通信电路；13、驱动轮；14、移动测控装置；15、掘进机；16、掘进悬臂。
具体实施方式
本发明的移动式瞬变电磁场自动探测方法步骤如下：
a．将探测装置安装在掘进机15的掘进臂16上，掘进机15在掘进过程中，掘进机控制系统控制掘进机15每掘进一段距离后停止掘进，停止掘进后向探测装置发送开启指令；
b．控制探测装置中的移动控制器3接收到掘进机控制系统发出的指令后，控制移动电机4带动驱动轮13牵引瞬变电磁场探测器1、接触传感器6和移动控制器3沿着移动导轨5在掘进机15的掘进臂16上前移贴近岩体，当接触传感器6接触到岩体后向移动控制器3发出信号，移动控制器3控制移动电机4停止运动并控制瞬变电磁场探测器1开启工作；
c．瞬变电磁场探测器1内的高速开关电路7接收到接触传感器6的信号后控制与大电流驱动电路8的发射线圈9向前方岩体发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间利用接收线圈10接收岩体介质中引起的二次感应涡流场感应信号，通过高速数据采集放大电路11和无线通信电路12将接收的感应信号传输至监测主机2进行处理，从而完成一次探测工作；
d．探测工作结束后，移动控制器3发出控制信号驱动移动电机4，移动电机4带动驱动轮13牵引瞬变电磁场探测器1、接触传感器6和移动控制器3沿设在掘进机悬臂16上的移动导轨5后移，回到远离掘进工作面的移动导轨5的起始末端位置，掘进机15向前掘进，瞬变电磁场探测器1处于等待阶段，等待掘进机15掘进一段距离后的下次探测工作。
如图1和图3所示：本发明的移动式瞬变电磁场自动探测装置主要由移动测控装置实现14，所述的移动测控装置14包括与掘进机控制系统相连接的移动控制器3，移动控制器3分别与瞬变电磁场探测器1和接触传感器6相连接，瞬变电磁场探测器1与监测主机2相连接；所述的移动测控装置14设在掘进机掘进臂上的移动导轨5上，移动测控装置14中包括移动电机4，移动电机4上设有与移动导轨5相配合的驱动轮13，所述的移动控制器3采用型号为FX1N的PLC模块，接触传感器6型号为I6SF。
如图2所示，所述的瞬变电磁场探测器1包括顺序连接的高速开关电路7，大电流驱动电路8和发射线圈9；接收线圈10顺序与高速数据采集放大电路11和无线通信电路12相连接，高速开关电路7与接触传感器6相连接，输出端接大电流驱动电路8的输入端，大电流驱动电路8的输出端接发射线圈9的输入端；接收线圈10的输出端接高速数据采集放大电路11的输入端，高速数据采集放大电路11的输出端接无线通信电路12的输入端，所述的高速开关电路7型号为M62213FP；大电流驱动电路8的型号为TX-KF101；高速数据采集放大电路11的型号为LMH6552；无线通信电路12的型号为NRF905；发射线圈9为直径为1m空心线圈；接收线圈10为直径为0.7m的空心线圈。
如图4所示，监测主机2设在掘进机15上或地面，在掘进机15的掘进悬臂16上设有移动导轨5，将移动测控装置14设在移动导轨5上，位于远离掘进工作面的导轨起始末端位置，此时，由瞬变电磁场探测器1、接触传感器6、移动控制器3、移动电机4和驱动轮13构成的移动测控装置14为等待状态，
如图5所示，移动式瞬变电磁场自动探测装置处于工作状态的示意图，此时，掘进机15处于停止掘进作业状态，移动控制器3发出指令，驱动移动电机4旋转，移动电机4带动驱动轮13旋转，牵引移动测控装置14沿移动导轨5向前移动至靠近掘进机15的掘进悬臂16位置处，使瞬变电磁场探测器1接近被探的岩体。监测主机2位于掘进机上或地面，瞬变电磁场探测器1的探测信号通过无线方式传输至监测主机2进行分析。
工作原理：掘进机15在掘进过程中，可以控制探测装置自动进行探测，通过掘进机控制系统发出探测指令，使移动控制器3驱动移动电机4旋转，移动电机4带动驱动轮牵引由瞬变电磁场探测器1、接触传感器6、移动控制器3、移动电机4和驱动轮13整合的移动测控装置14沿移动导轨5前移，贴近被探岩体，接触传感器6通过接触感知发出移动到位信号，移动控制器3控制移动电机4停止旋转，瞬变电磁场探测器1开始探测工作，采集前方岩体内部电磁场的信号通过无线方式传输至监测主机2进行分析，判断掘进前方是否存在应力积聚、地质结构异常等情况，以对矿井或涵洞巷道掘进前方地质灾害例如如突水、瓦斯、冲击地压等险情进行预警。

Claims (3)

1.一种移动式瞬变电磁场自动探测方法，其特征是包括如下步骤：
a．将探测装置安装在掘进机（15）的掘进臂（16）上，掘进机（15）在掘进过程中，掘进机控制系统控制掘进机（15）每掘进2-3米后停止掘进，向探测装置发送开启指令；
b．控制探测装置中的移动控制器（3）接收到掘进机控制系统发出的指令后，控制移动电机（4）带动驱动轮（13）牵引瞬变电磁场探测器（1）、接触传感器（6）和移动控制器（3）沿着移动导轨（5）在掘进机（15）的掘进臂（16）上前移贴近岩体，当接触传感器（6）接触到岩体后向移动控制器（3）发出信号，移动控制器（3）控制移动电机（4）停止运动，并控制瞬变电磁场探测器（1）开启工作；
c．瞬变电磁场探测器（1）内的高速开关电路（7）接收到接触传感器（6）的信号后控制与大电流驱动电路（8）的发射线圈（9）向前方岩体发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间利用接收线圈（10）接收岩体介质中引起的感应涡流场感应信号，通过高速数据采集放大电路（11）和无线通信电路（12）将接收的感应信号传输至监测主机（2）进行处理，完成一次探测工作；
d．移动控制器（3）发出控制信号驱动移动电机（4），移动电机（4）带动驱动轮（13）牵引瞬变电磁场探测器（1）、接触传感器（6）和移动控制器（3）沿设在掘进机悬臂（16）上的移动导轨（5）后移，回到远离掘进工作面的移动导轨（5）的起始末端位置，掘进机（15）向前掘进，瞬变电磁场探测器（1）处于等待阶段，等待掘进机（15）掘进一段距离后的下次探测工作。
2.一种适用于权利要求1中所述方法的移动式瞬变电磁场自动探测装置，其特征是：探测装置包括移动控制装置和移动装置，所述的移动控制装置(14)包括与掘进机控制系统相连接的移动控制器（3），移动控制器（3）分别与瞬变电磁场探测器（1）和接触传感器（6）相连接，瞬变电磁场探测器（1）与监测主机（2）相连接；所述的移动装置包括设在掘进机掘进臂上的移动导轨（5）和移动电机（4），移动电机（4）上设有与移动导轨（5）相配合的驱动轮（13）。
3.根据权利要求2所述的移动式瞬变电磁场自动探测装置，其特征在于：所述瞬变电磁场探测器（1）包括顺序连接的高速开关电路（7），大电流驱动电路（8）和发射线圈（9）；接收线圈（10）顺序与高速数据采集放大电路（11）和无线通信电路（12）相连接，高速开关电路（7）与接触传感器（6）相连接，输出端接大电流驱动电路（8）的输入端，大电流驱动电路（8）的输出端接发射线圈（9）的输入端；接收线圈（10）的输出端接高速数据采集放大电路（11）的输入端，高速数据采集放大电路（11）的输出端接无线通信电路（12）的输入端。
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