[发明专利]一种用环形天线旋转进行磁共振超前探测的方法

摘要

本发明涉及一种用环形天线旋转进行磁共振超前探测的方法。将环形天线固定在可旋转支架上，采用垂直旋转和水平旋转的测量方式，在隧道或矿井中，对掌子面前方，顶板，底板和左右侧壁的含水体进行探测，将得到的磁共振信号进行水文参数的反演，形成二维含水量扇形图。将一维磁共振测深方法拓展为二维磁共振成像方法，采用可旋转的环形天线进行多角度探测并进行二维成像，可以有效地判断出含水体的具体位置，规模和含水量大小等；有效解决了由于天线全空间辐射而无法区分含水体来自于哪一空间的问题。本发明提高了磁共振探测的精度，能更准确地反映掌子面附近含水体的空间分布，减少因突水、涌水等地质灾害而给隧道、矿井施工带来的生命财产损失。

主权项

一种用环形天线旋转进行磁共振超前探测的方法，其特征在于，在隧道或矿井上划分垂直方向测量剖面以及水平方向测量剖面，将所述垂直方向测量剖面以及水平方向测量剖面依次按照固定角度为间隔设定多个测量区域；采用环形天线进行垂直旋转测量，使环形天线的平面平行于水平面，法向方向依次转动经过垂直方向测量剖面的测量区域，得到不同测量点区域内水体的磁共振信号，将磁共振信号进行水文参数的反演，形成垂直方向二维含水量扇形图；垂直方向测量剖面的测量区域依次为隧道或矿井顶板、顶板与掌子面的联合面、掌子面、掌子面与底板的联合面和底板；垂直旋转测量包括以下步骤：a、将环形天线固定在可旋转支架上，水平转动轴为旋转轴，通过天线底座与磁共振探测仪器连接；b、旋转环形天线使其平面平行于水平面法向方向指向顶板，从小到大依次发射一系列不同强度的交变电流，频率等于拉莫尔频率，发射停止后再经过一定时间，用环形天线接收磁共振信号e1，此时信号主要来自顶板或底板的含水体；c、在步骤b中环形天线位置的基础上，依次旋转角度，使环形天线平面的法向方向分别指向顶板与掌子面的联合面、掌子面、掌子面与底板的联合面和底板区域，在每个区域分别发射一系列不同强度的交变电流，并用环形天线接收不同区域内含水体产生的磁共振信号e2、e3、e4和e5；d、将所有测量的磁共振信号数据进行叠加、滤波处理，提高信噪比，最后共同参与到水文参数的反演中，获得隧道或矿井顶板，顶板与掌子面的联合面、掌子面、掌子面与底板的联合面和底板组成的垂直方向二维含水量扇形图；采用环形天线进行水平旋转测量，使环形天线的平面垂直于水平面，法向方向依次转动经过水平方向测量剖面的测量区域，得到不同测量区域内水体的磁共振信号，将磁共振信号进行水文参数的反演，形成水平方向二维含水量扇形图；水平方向测量剖面的测量区域依次为隧道或矿井左侧壁、左侧壁与掌子面的联合面、掌子面、掌子面与右侧壁的联合面和右侧壁板；水平旋转测量包括以下步骤：a、将环形天线固定在可旋转支架上，垂直转动轴为旋转轴，通过天线底座与磁共振探测仪器连接；b、旋转环形天线使其平面垂直于水平面，法向方向指向左侧壁，从小到大依次发射一系列不同强度的交变电流I，频率等于拉莫尔频率，发射停止后再经过一定时间，用环形天线1接收磁共振信号e1，此时信号主要来自左侧壁或右侧壁的含水体；c、在步骤b中环形天线位置的基础上，依次旋转角度，使环形天线平面的法向方向分别指向左侧壁与掌子面的联合面、掌子面、掌子面与右侧壁的联合面和右侧壁区域，在每个区域分别发射一系列不同强度的交变电流I，并用环形天线接收不同区域内含水体产生的磁共振信号e2、e3、e4和e5；d、将所有测量的磁共振信号数据e进行叠加、滤波处理，提高信噪比，最后共同参与到水文参数的反演中，获得隧道或矿井左侧壁，左侧壁与掌子面的联合面、掌子面、掌子面与右侧壁的联合面和右侧壁组成的水平方向二维含水量扇形图；根据垂直方向二维含水量扇形图以及水平方向二维含水量扇形图形成全空间的含水分布。