一體式瞬變電磁超前預報測量裝置的製作方法

2023-05-15 20:19:01

專利名稱：一體式瞬變電磁超前預報測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種隧洞或者坑道中瞬變電磁超前預報技術，具體地說是一種一體式瞬 變電磁超前預報測量裝置。
背景技術：
我國水利水電、交通領域中有大量隧道工程程，隧道工程地質災害是制約隧道施工的關 鍵因素，往往由於隧道開挖前方地質情況不明，經常出現無法預料的地質災害，如突水、突 泥、坊塌等。在井下進行煤礦開採過程中，經常也會遇到老空水等地質災害，這些地質災害 造成的後果是輕則衝毀機具，淹沒隧道，正常施工被迫中斷；重則造成重大人員傷亡，產生 巨大的經濟損失，甚至有些地下工程會因此被迫停建或改線。所以，對於這些地質災害做出 超前探測或預報就顯得很有必要，也很有意義。
瞬變電磁法(TEM， transient electromagnetic Methods)作為一種重要的電磁勘探方法， 以其獨特的優點經濟、無損、快速、探距遠及探測信息豐富等，被廣泛應用於資源勘探與 工程勘察中。由於瞬變電磁法有對工作面前方水體等低電阻不良地質體反映靈敏的特點，而 且接收探頭中接收到的由激發渦流感應出的二次場，不論目標體產狀如何，均能收到有用信 號，並對目標體進行成像。可以說，瞬變電磁法是目前所有超前探測方法中最有發展前景的 一種方法之一。
瞬變電磁法在實際超前預報中是通過向工作面前方發射一脈衝電磁場，並在一次場間歇 期間，利用接收探頭或接收線圈觀測前方目標體感應的渦流場變化，從而達到超前探測或預 報目的。瞬變電磁設備中的測量裝置的結構和性能是影響瞬變電磁超前預報工作效率和預報 精度和的重要因素之一。目前的測量裝置大多沒有固定結構，基本上是現場臨時搭成的方形 邊框或者摺疊形邊框，都存在不同程度的接收信號精度差、移動困難、發射和接收電磁場耦 合性差、測量費時費力、安裝拆卸不方便等缺點。2007年由本發明人參與設計的一款手持式 傘狀瞬變電磁發射裝置申請了實用新型專利(專利號200710115317)，此款手持式傘狀瞬變 電磁發射裝置相比於以前那些粗製簡陋的發射裝置在各個方面都有了較大的提高。但經過實 踐使用也發現一些問題，以下列出了此裝置的幾個主要缺陷首先，此傘形裝置不能做得太 大，長度一般不超過L5米，否則裝置展開後很難搬動，移動困難；其次，瞬變電磁發射裝 置必需使用非金屬材料，傘形結構的幾個關鍵支撐點由於經常上下推動，很容易損壞；再者，
中心固定杆為一根，為了堅固，就得用較粗材料，這就增加了手持的不方便性，另外，雖然
中心固定杆為空心，但於由於長度較長，在傘面的中心安裝接收探頭及其引線很不方便；最後，整個發射裝置的各個連接處基本上是固定死的，拆裝及維護不方便。 發明內容
本實用新型為克服上述現有技術的不足，提供的是一種發射與接收信號好、移動方便、 測量仰角可調、可拆裝、便於攜帶、測量及耦合精度高的可伸縮型一體式瞬變電磁超前預報 測量裝置。
本實用新型具體採用下述技術方案來實現
一種一體式瞬變電磁超前預報測量裝置，其整體呈風車形狀，其包括中心固定杆，中心 固定杆的兩端分別設有前、後圓盤，其中，後圓盤上設有支撐裝置，前圓盤上設有星形骨架。
所述星形骨架由若干根一端與前圓盤活動連接的在同一平面內呈發射狀均勻分布的可伸 縮杆組成，可以方便裝卸發射回線、接收探頭和接收線圈。
所述可伸縮杆上均設有活動環扣，可伸縮杆的外向末端均設有穿線孔，可伸縮杆的表面 均設有刻度；其中兩根間隔一根可伸縮杆的兼起前端支撐作用的可伸縮杆的末端設有滾輪， 方便測量裝置的移動。每根伸縮杆在設計範圍內可以自由伸縮。活動環扣上可以固定發射回 線(電線)。
所述支撐裝置為兩根呈八字形分布的可伸縮支撐杆，支撐杆一端與後圓盤活動連接，另 一端設有滾輪，易於移動；由於支撐杆可伸縮，配合前端起支撐作用的可伸縮杆可以調節測 量的仰角。
所述前圓盤上設有接收探頭固定孔、接收探頭放置孔和若干均布的中心固定杆安裝孔。 所述後圓盤上設有走線孔和若干均布的中心固定杆安裝孔。
所述中心固定杆由若干根不在同一平面上且平行設置的與前後圓盤垂直連接的橫杆組成。
所述中心固定杆由三根不在同一平面上且平行設置的與前後圓盤垂直連接的橫杆組成， 三根橫杆之間呈三角形分布。這樣做第一是為了牢固地與兩端圓盤進行連接，二是為了在三 根杆圍成的三角形中心區域內可以自由拆裝接收探頭
本實用新型的實際應用過程操作簡單使用前，根據實際工作條件和測量參數，把發射 回線和接收探頭或接收線圈按要求裝上，然後把測量裝置的星形骨架和後支撐展開，其中前 端星形骨架面向工作面，當與主機的接線連好後，便可進行相應測量。測量完後，把探頭和 接線卸下，折下星形骨架和後支撐，整個裝置便形成一圓柱形，便於攜帶。此外，本裝置的 每一連接處都是活連接，易於拆裝和維護。整個測量裝置(包括連接部件)均使用非金屬材 料，這樣可避免測量裝置自身對瞬變電磁信號產生幹擾。

圖1A是本實用新型前圓盤部分結構示意4圖1B是本實用新型後圓盤部分結構示意圖2是本實用新型使用狀態圖3是本實用新型收起平放狀態圖4是本實用新型收起豎放狀態其中，l.滾輪，2.發射回線，3.接收線圈，4.接收探頭固定開孔，5.接收探頭放置孔，6.前 圓盤，7.可伸縮杆，8.活動環扣，9.中心固定杆安裝孔，10.穿線孔，ll.中心固定杆，12.後 圓盤，13.走線(纜)孔，14.支撐杆，15.星形骨架，16.工作面。
具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
實施例l:圖l-4中，裝置整體呈風車形狀，其包括中心固定杆ll，中心固定杆ll的兩 端分別設有前、後圓盤6、 12,其中，後圓盤上12設有支撐裝置，前圓盤6上設有星形骨架 15。
星形骨架15由八根一端與前圓盤6活動連接的在同一平面內呈發射狀均勻分布的可伸縮 杆7組成，可以方便裝卸發射回線、接收探頭和接收線圈。
可伸縮杆7上均設有活動環扣8，可伸縮杆7的外向末端均設有穿線孔10，可伸縮杆7 的表面均設有刻度；其中兩根間隔一根可伸縮杆的兼起前端支撐作用的可伸縮杆7的末端設 有滾輪1，方便測量裝置的移動。每根可伸縮杆7在設計範圍內可以自由伸縮。活動環扣8 上可以固定發射回線(電線)2。
支撐裝置為兩根呈八字形分布的可伸縮支撐杆14,支撐杆14 一端與後圓盤12活動連接， 另一端設有滾輪l，易於移動；由於支撐杆14可伸縮，配合前端起支撐作用的可伸縮杆7可 以調節測量的仰角。 '
前圓盤6上設有接收探頭固定孔4、接收探頭放置孔5和三個均布的中心固定杆安裝孔9。
後圓盤12上設有走線(纜)孔13和三個均布的中心固定杆安裝孔9。
中心固定杆11由三根不在同一平面上且平行設置的與前後圓盤6、 12垂直連接的橫杆組 成，三根橫杆之間呈三角形分布。這樣做第一是為了牢固地與前後圓盤6、 12進行連接，二 是為了在三根杆圍成的三角形中心區域內可以自由拆裝接收探頭。
採用四邊形回線發射，探頭接收。首先，把整個測量裝置全部展開，面向工作面16,狀 態如圖2。根據測量參數，如線框的大小和測量的仰角，可以通過伸縮調整前後端可伸縮杆7 和支撐杆14的長度的大小來達到目的，需要注意的是，前端八根可伸縮杆只需間隔調整相互 垂直的四根可伸縮杆7即可。發射回線2固定在穿線孔10上，也可以固定在活動環扣8上。 接收探頭放置在接收探頭放置孔5上，並通過接收探頭固定孔4利用配好的螺栓將探頭固定 好。最後把發射回線2和接收探頭的引線通過走線(纜)孔13接到瞬變電磁儀主機，即可開展測量工作。
此時，為了減少電磁幹擾，接收線圈3最好不要掛上。在測量過程中，如果需要從一個 測量點挪到另一測量點，可以通過移動滾輪1實現。當測量工作完畢後，先把引線和探頭卸 下，至於發射回線2可以不卸，以備下次使用。最後把前後端的星形骨架15和支撐杆14折 下，收起狀態見圖3、圖4。
實施例2:八邊形回線發射(近似圓形發射)，探頭接收。把八根可伸縮杆7伸縮為一樣 長，其餘的與實施例1 一樣。
實施例3:四邊形回線發射，接收線圈3接收。把接收線圈3掛上，接收探頭卸下，其 餘的與實施例1一樣。
實施例4:八邊形回線發射(近似圓形發射)，探頭線圈3接收。把接收線圈3掛上，接 收探頭卸下，其餘的與實施例2—樣。
實施例5:四邊形回線發射，接收探頭與接收線圈3 —起接收。當有兩臺瞬變電磁接收 機，或者瞬變電磁接收機是雙通道的前提下，為了做一些研究性工作，可以把接收探頭與接 收線框一起掛上，其餘的與實例1 一樣。
實施例6:八邊形回線發射(近似圓形發射)，接收探頭與接收線圈3—起接收。這時的 接收線圈3隻能用活動環扣8進行固定。其餘的與實例5—樣。
權利要求1.一體式瞬變電磁超前預報測量裝置，其特徵在於其整體呈風車形狀，其包括中心固定杆，中心固定杆的兩端分別設有前、後圓盤，其中，後圓盤上設有支撐裝置，前圓盤上設有星形骨架。
2. 根據權利要求1所述的一體式瞬變電磁超前預報測量裝置，其特徵在於所述星形骨' 架由若干根一端與前圓盤活動連接的在同一平面內呈發射狀均勻分布的可伸縮杆組成。
3. 根據權利要求2所述的一體式瞬變電磁超前預報測量裝置，其特徵在於所述可伸縮 杆上均設有活動環扣，可伸縮杆的外向末端均設有穿線孔，可伸縮杆的表面均設有刻度；其 中兩根間隔一根可伸縮杆兼起前端支撐作用的可伸縮杆的末端設有滾輪。
4. 根據權利要求1所述的一體式瞬變電磁超前預報測量裝置，其特徵在於所述支撐裝 置為兩根呈八字形分布的可伸縮支撐杆，支撐杆一端與後圓盤活動連接，另一端設有滾輪。
5. 根據權利要求1所述的一體式瞬變電磁超前預報測量裝置，其特徵在於所述前圓盤 上設有接收探頭固定孔、接收探頭放置孔和若干均布的中心固定杆安裝孔。
6. 根據權利要求1所述的一體式瞬變電磁超前預報測量裝置，其特徵在於所述後圓盤 上設有走線孔和若干均布的中心固定杆安裝孔。
7. 根據權利要求1所述的一體式瞬變電磁超前預報測量裝置，其特徵在於所述中心固 定杆由若干根不在同一平面上且平行設置的與前後圓盤垂直連接的橫杆組成。
8. 根據權利要求1所述的一體式瞬變電磁超前預報測量裝置，其特徵在於所述中心固 定杆由三根不在同一平面上且平行設置的與前後圓盤垂直連接的橫杆組成，三根橫杆之間呈 三角形分布。
專利摘要本實用新型是一種一體式瞬變電磁超前預報測量裝置，其整體呈風車形狀，其包括中心固定杆，中心固定杆的兩端分別設有前、後圓盤，其中，後圓盤上設有支撐裝置，前圓盤上設有星形骨架。其中，中心的三根固定杆相互平行並與兩端圓盤牢固連接；兼起前端支撐作用的可伸縮星形骨架與前端的圓盤連接，可方便裝卸發射回線、接收探頭和接收線圈；八字形的兩根杆與後端圓盤連接進行後支撐。整個測量裝置均使用非金屬材料，可避免對測量信號產生幹擾。測量時，只需把星形骨架和後支撐展開即可使用，不用時，折下星形骨架和後支撐，整個裝置便形成一圓柱形，便於攜帶。此測量裝置輕便、強度高、滾輪式移動方便、測量及耦合精度高，且每一連接處都是活連接，易於拆裝和維護。
文檔編號G01V3/12GK201402327SQ20092002373
公開日2010年2月10日 申請日期2009年3月16日 優先權日2009年3月16日
發明者張慶松, 李術才, 李樹忱, 蘇茂鑫, 薛翊國 申請人:山東大學