CN103675924B - 坑透采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种坑透采集系统，包括在风巷中设置至少一个第一发射机，在机巷中设置至少一个第一接收机；在所述机巷中设置至少一个第二发射机，并在所述风巷中设置至少一个第二接收机；所述第一发射机和所述第二发射机用于交替发射电磁波；所述第一接收机用于接收所述第一发射机发射的电磁波产生的场强H信号；所述第二接收机用于接收所述第二发射机发射的电磁波产生的场强H信号。从而用以解决井下无线电磁波数据采集效率低，人员劳动量大，现场工作时间长的问题。

Description

坑透采集系统

技术领域

本发明实施例涉及一种采集系统，尤其涉及一种坑透采集系统。

背景技术

煤层工作面回采要求对影响安全高效生产的地质发育状况有一个大致的了解；为满足安全生产要求，引入了井下物探领域具有高效率高精度的无线电磁波透视技术。其中，坑道无线电波透视法，又称坑透法。研究采区煤层、各种构造及地质体对电磁波的影响所造成的各种无线电磁波透视异常，从而进行地质推断和解释，这就是坑透法的基本原理。

目前无线电磁波透视技术在煤矿探测应用时，其数据采集采用定点法，即一台发射机在一条巷道进行发射，接收机在另一条巷道的相应接收点接收数据，即一发一收模式。

然而，一发一收模式会导致人员劳动量大，现场工作时间长，数据采集效率低等问题。

发明内容

本发明提供一种坑透采集系统，用以解决现有技术中井下无线电磁波数据采集效率低，人员劳动量大，现场工作时间长的问题。

一方面，本发明提供一种坑透采集系统，其中在风巷中设置至少一个第一发射机，在机巷中设置至少一个第一接收机，在机巷中设置至少一个第二发射机，并在风巷中设置至少一个第二接收机，第一发射机和第二发射机用于交替发射电磁波，第一接收机用于接收第一发射机发射的电磁波产生的场强H信号，第二接收机用于接收第二发射机发射的电磁波产生的场强H信号。

在本发明的一实施例中，风巷中设置一个第一发射机，机巷中设置多个第一接收机。第一发射机，用于依次移动到风巷中的多个第一发射点，并在每个第一发射点发射电磁波；每个第一接收机，与至少一个第一发射点对应设置，用于在所述第一发射机在所对应的第一发射点发射电磁波时，接收第一发射机发射的电磁波产生的场强H信号。

进一步地，第二发射机用于依次移动到机巷中的多个第二发射点，并在每个第二发射点发送电磁波，每个第二接收机与至少一个第二发射点对应设置，用于在第二发射机在所对应的第二发射点发射电磁波时，接收第二发射机发射的电磁波产生的场强H信号。其中，第一发射机在一个第一发射点发射电磁波，与第二发射机在一个第二发射点发射电磁波交替进行。

在本发明的一实施例中，第一发射机从一个第一发射点向另一个第一发射点移动的过程中第二发射机在一个第二发射点发射电磁波，以及第二发射机从一个第二发射点向另一个第二发射点移动的过程中第一发射机在一个第一发射点发射电磁波。

另一方面，在本发明的一实施例中，抗透采集系统还包括控制单元，用于控制第一发射机移动，并控制第二发射机在第一发射机从一个第一发射点向另一个第一发射点移动的过程中，在一个第二发射点发射电磁波；以及控制第二发射机移动，并控制第一发射机在第二发射机从一个第二发射点向另一个第二发射点移动的过程中，在一个第一发射点发射电磁波。控制单元还用于控制第一接收机接收第一发射机发射的电磁波产生的场强H信号，并控制第二接收机接收第二发射机发射的电磁波产生的场强H信号。

在本发明的一实施例中，第一接收机的接收范围以对应的第一发射点为顶点的扇形角度不超过45度，第二接收机的接收范围以对应的第二发射点为顶点的扇形角度不超过45度。

本发明提供一种坑透采集系统，包括：在风巷中设置至少一个第一发射机，在机巷中设置至少一个第一接收机，并且在机巷中设置至少一个第二发射机，在风巷中设置至少一个第二接收机，同时第一发射机和第二发射机用于交替发射电磁波，第一接收机用于接收第一发射机发射的电磁波产生的场强H信号，第二接收机用于接收第二发射机发射的电磁波产生的场强H信号。用以提高井下无线电磁波数据采集效率，降低人员工作量和工作时间。

附图说明

图1为本发明实施例一的坑透采集系统的示意图；

图2A为本发明实施例二坑透采集系统的第一发射机与第一接收机发射接收示意图；

图2B为本发明实施例二坑透采集系统的第二发射机与第二接收机发射接收示意图；

图3为本发明实施例三坑透采集系统的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

煤层工作面回采主要采用的是无线电磁波技术，坑透法一般在两巷道间进行，如在风巷布置发射点，向煤层中发射某一频率的电磁波，在机巷安置接收机接收电磁场场强H信号，电磁波在煤层传播中遇到介质电性变化时，电磁波被吸收或屏蔽，接收信号显著减弱或收不到有效信号，如沿巷道多点接收，形成所谓的透视异常。为了提高井下无线电磁波数据采集效率，本发明采用了单发多收双巷交替并行采集方法，并将该方法应用于坑透采集系统中。具体如下：

图1为本发明实施例一的坑透采集系统的示意图。如图1所示，本实施例提供了一种坑透采集系统，可以具体包括：在风巷2中设置至少一个第一发射机1，在机巷3中设置至少一个第一接收机4，在机巷3中设置至少一个第二发射机5，并在风巷2中设置至少一个第二接收机6，第一发射机1和第二发射机5用于交替发射电磁波，所述第一接收机4用于接收所述第一发射机1发射的电磁波产生的场强H信号；所述第二接收机6用于接收第二发射机5发射的电磁波产生的场强H信号。

具体地，坑透法的基本原理是通过研究采区煤层、各种构造及地质体对电磁波的影响所造成的各种无线电磁波透视异常，从而进行地质推断和解释，因此本发明通过至少一个第一发射机1和至少一个第二发射机5来发射无线电磁波，通过至少一个第一接收机4和至少一个第二接收机6来接收电磁波产生的场强H信号，并且第一发射机1和第二发射机5用于交替发射电磁波，即第一发射机1在风巷2发射时，在机巷3的多台第一接收机4开始工作，当约定的发射时间到达后，第一发射机1和第一接收机4停止工作，这时第二发射机5和第二接收机6转入准备工作，其中多台第二接收机6接收背景场强值，防止强电磁波干扰数据采集的真实性。背景场强值采集完毕后，第二发射机5发射电磁波，多台第二接收机6接收电磁波产生的场强H信号。

进一步地，通过对同一巷道采集的数据分置多台接收机中，当数据导出时，利用软件的数据拼接功能，分离在各个接收机的数据按照顺序排序，从而达到反演要求的数据格式。

本实施例中提供了一种坑透采集系统，通过在风巷中设置至少一个第一发射机，在机巷中设置至少一个第一接收机，在机巷中设置至少一个第二发射机，并在风巷中设置至少一个第二接收机，从而提高井下无线电磁波数据采集效率，降低人员劳动量和工作时间。

实施例二

图2A为本发明实施例二坑透采集系统的第一发射机与第一接收机发射接收示意图，图2B为本发明实施例二坑透采集系统的第二发射机与第二接收机发射接收示意图。

如图2A所示，在风巷2中设置一个第一发射机1，在机巷3中设置多个第一接收机4，第一发射机1依次移动到风巷2中的多个第一发射点7，并在每个第一发射点7发射电磁波，每个第一接收机4与至少一个第一发射点7对应设置，用于在第一发射机1在所对应的第一发射点7发射电磁波时，第一接收机4在第一接收点8接收第一发射机1发射的电磁波产生的场强H信号。

如图2B所示，机巷中设置一个第二发射机5，风巷2中设置多个第二接收机6，第二发射机5依次移动到机巷3中的多个第二发射点9，并在每个第二发射点9发送电磁波，每个第二接收机6与至少一个第二发射点9对应设置，用于在第二发射机5在所对应的第二发射点9发射电磁波时，第二接收机6在第二接收点10接收第二发射机发射的电磁波产生的场强H信号。

第一发射机1在一个第一发射点7发射电磁波，与第二发射机5在一个第二发射点9发射电磁波交替进行。本发明提供的抗透采集系统还包括控制单元，控制单元用于控制第一发射机1移动，并控制第二发射机5在第一发射机1从一个第一发射点7向另一个第一发射点7移动的过程中，在一个第二发射点9发射电磁波；以及控制第二发射机5移动，并控制第一发射机1在第二发射机5从一个第二发射点9向另一个第二发射点9移动的过程中，在一个第一发射点7发射电磁波。

控制单元还用于：控制第一接收机4接收第一发射机1发射的电磁波产生的场强H信号，并控制第二接收机6接收第二发射机5发射的电磁波产生的场强H信号。

具体地，如图2A所示，第一发射点7均为奇数点，如图2B所示，第二发射点9均为偶数点。当第一发射机1从一个第一发射点7向另一个第一发射点7移动的过程中第二发射机5在一个第二发射点7发射电磁波；以及当第二发射机5从一个第二发射点9向另一个第二发射点9移动的过程中第一发射机1在一个第一发射点7发射电磁波。

如图2A和图2B所示，发射机在发射点顺序依次循环，直至按照工作设计图完成工作。一般地，第一接收机4的接收范围以对应的第一发射点1为顶点的扇形角度不超过45度，第二接收机6的接收范围以对应的第二发射点5为顶点的扇形角度不超过45度。主要为了防止电磁波大角度入射煤层时出现的折射效应。

面对两条巷道的多个发射点和接收点，在确定工作面倾向长和煤层厚度后，选择合适的工作频率，确保第一接收机和第二接收机必须接收到信号。设发射点之间的距离为M,由于每个发射点的接收扇形角不超过45度，即每百米面宽发射点距M应该不超过42m，接收点距为Q，采集距离为2M，其中接收机根据工作面倾向长及发射机移动到下一点的时间，可以选择合适的接收机数量为N台，同巷道的N台接收机平均承担采集任务，即每台接收机承担2M/N的采集任务，每台接收机的接收点数为（2M/N）/Q+1，由于巷道条件影响，每台接收机从当前接收点移动到下一组接收点的时间可能会不同，因此发射机在每个发射点的发射时间在设计上应综合考虑每台接收机在每个接收点的接收时间和接收机从当前接收点移动到下一组接收点的时间，取其中每个发射点发射时间最长的作为这台发射机的发射时间。

具体地，以工作面倾向长200m为例，每个发射点距为80m,采集距离160m，接收点距为10m，通过（2M/N）/Q+1计算可得采集点数是17个；根据采集距离，可以选择每个模块配置一台发射机和两台接收机，每台接收机接收80m，即每个接收机接收9个点，此时以180秒完成80米的采集时间作为发射机的发射时间，即发射机在每一个发射点的发射时间为180秒。如果巷道条件较好，且有秒数计时设备，发射时间可以采用150秒发射时间，这样通过设备的配置等极大的提高了采集效率。而在与发射机垂直的接收点上接收机接收到两次数据，其重叠的接收点的数据可以比较两台接收机的接收数据质量，校正两台接收机是否存在系统误差。

本实施例提供的坑透采集系统通过第一发射机在一个第一发射点发射电磁波，与第二发射机在一个第二发射点发射电磁波交替进行，一方面，当第一发射机在移动时，第二发射机进行电磁波发射；另一方面，当第二发射机在移动时，第一发射机进行电磁波发射，提高了采集效率，并且通过设置多个接收机完成电磁波接收，从而提高井下无线电磁波数据采集效率，降低人员劳动量和工作时间。

实施例三

图3为本发明实施例三坑透采集系统的流程图，如图3所示：

步骤101：根据倾向长设计工作面的发射点距、接收点距、采集距离，确保电磁波穿透煤层。

在巷道设计布点阶段，要充分考虑煤层工作面倾向长，一般地，每个发射点的接收扇形角不超过45度，即每百米面宽发射点距M不超过42m，主要防止电磁波大角度入射煤层时出现的折射效应。在一条巷道中设置多个发射点，相应的在另一条巷道中布置对应的接收点；一个发射点覆盖范围内对称分布多个接收点，通过反演精度要求，设置接收点距Q，采集距离为2M。从而选择合适的工作频率，确保接收机接收的场强H信号与背景场强值有明显的区分度。

步骤102：根据采集距离确定接收机的台数，优化接收时间，确定发射机的发射时间。

发射点距为M，接收点距Q，采集距离为2M，接收机台数为N时，确定每台接收机的接收点数（2×M/N）/Q+1，最终确定接收机的接收时间。

发射机在每个发射点的发射时间在设计上应综合考虑每台接收机的在每个接收点的接收时间和接收机从当前接收点移动到下一组接收点的时间，取其中每个发射点发射时间最长的作为这台发射机的发射时间。

步骤103：第一发射机在风巷发射电磁波，第一接收机在接收点接收对应的场强H信号。

第一发射机在风巷发射电磁波，当约定的发射时间到达后，第一发射机停止发射，第一接收机停止接收。

步骤104：第一发射机在当前第一发射点停止发射后，第二接收机接收背景场强值。

当第一发射机和第一接收机停止工作后，第二接收机和第二发射机转入准备工作，其中多台第二接收机接收背景场强值，防止强电磁波干扰数据采集的真实性。

步骤105：第二接收机接收背景场强值后，第二发射机在机巷发射电磁波，第二接收机在风巷接收点处接收对应的场强H信号。

步骤106：第一发射机和第二发射机按照设计图的发射点自然序号依次发射，直至工作完毕。

第一发射机在一个第一发射点发射电磁波，与第二发射机在一个第二发射点发射电磁波交替进行。具体地，第一发射点均为奇数点，第二发射点均为偶数点。当第一发射机从一个第一发射点向另一个第一发射点移动的过程中第二发射机在一个第二发射点发射电磁波；以及当第二发射机从一个第二发射点向另一个第二发射点移动的过程中第一发射机在一个第一发射点发射电磁波。

步骤107：利用软件的数据拼接功能将分离在各个接收机的数据按照设计图纸顺序排序，从而达到反演要求的数据格式。

本发明提供一种坑透采集系统，包括：在风巷中设置至少一个第一发射机，在机巷中设置至少一个第一接收机，并且在机巷中设置至少一个第二发射机，在风巷中设置至少一个第二接收机，同时第一发射机和第二发射机用于交替发射电磁波，第一接收机用于接收第一发射机发射的电磁波产生的场强H信号，第二接收机用于接收第二发射机发射的电磁波产生的场强H信号。用以提高井下无线电磁波数据采集效率，降低人员工作量和工作时间。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种坑透采集系统，其特征在于，在风巷中设置至少一个第一发射机，在机巷中设置多个第一接收机；在所述机巷中设置至少一个第二发射机，并在所述风巷中设置多个第二接收机；

所述第一发射机，用于依次移动到所述风巷中的多个第一发射点，并在每个所述第一发射点发射电磁波；

每个所述第一接收机，与至少一个所述第一发射点对应设置，用于在所述第一发射机在所对应的第一发射点发射电磁波时，接收所述第一发射机发射的电磁波产生的场强H信号；

所述第二发射机，用于依次移动到所述机巷中的多个第二发射点，并在每个所述第二发射点发送电磁波；

每个所述第二接收机，与至少一个所述第二发射点对应设置，用于在所述第二发射机在所对应的第二发射点发射电磁波时，接收所述第二发射机发射的电磁波产生的场强H信号；

所述第一发射机在一个所述第一发射点发射电磁波，与所述第二发射机在一个所述第二发射点发射电磁波交替进行；

所述第一发射机从一个所述第一发射点向另一个所述第一发射点移动的过程中所述第二发射机在一个所述第二发射点发射电磁波；以及

所述第二发射机从一个所述第二发射点向另一个所述第二发射点移动的过程中所述第一发射机在一个所述第一发射点发射电磁波；

所述坑透采集系统还包括：

控制单元，用于控制所述第一发射机移动，并控制所述第二发射机在所述第一发射机从一个所述第一发射点向另一个所述第一发射点移动的过程中，在一个所述第二发射点发射电磁波；以及

控制所述第二发射机移动，并控制所述第一发射机在所述第二发射机从一个所述第二发射点向另一个所述第二发射点移动的过程中，在一个所述第一发射点发射电磁波；

所述控制单元还用于：控制所述第一接收机接收所述第一发射机发射的电磁波产生的场强H信号，并控制所述第二接收机接收所述第二发射机发射的电磁波产生的场强H信号。

2.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述第一接收机的接收范围以对应的第一发射点为顶点的扇形角度不超过45度，所述第二接收机的接收范围以对应的第二发射点为顶点的扇形角度不超过45度。