[发明专利]一种掘进中探测积水采空区位置的物理模拟实验方法

摘要

本发明属于矿井物理探测领域，具体涉及一种掘进中探测积水采空区位置的物理模拟实验方法，包括制作巷道掘进相似材料实验模型；制作瞬变电磁发射与接收线圈；将线圈连接好导线放入模型A中，连接瞬变仪，随后通过预埋的塑料管给梯形采空区内注水，注满水后立即接通瞬变仪开始采集数据；将线圈分别放入模型B、模型C和模型D中，注水、接通瞬变仪采集数据；统计分析四个模型的探测成像结果，将测量结果与模型实际数据进行对比，确定探测精度及校正系数。本发明将巷道掘进过程中积水采空区位置的探测实验室化，可较为方便地对积水采空区与掘进工作面不同相对位置情况下的布测方案进行校正优化，有效提升了掘进中探测积水采空区位置的科学性。

主权项

1.一种掘进中探测积水采空区位置的物理模拟实验方法，其特征在于，包括如下步骤：1）制作与巷道所处地层结构相似的实验模型，实验模型包括模型A（1.1）、模型B（1.2）、模型C（1.3）和模型D（1.4），模型A（1.1）、模型B（1.2）、模型C（1.3）和模型D（1.4）的外形结构尺寸相同且均包括模拟地质层，模拟地质层从下至上依次为岩层C（10）、煤层B（9）、岩层B（8）、煤层A（7）和岩层A（6），模拟地质层内设置有积水采空区（3）且积水采空区（3）在模型A（1.1）、模型B（1.2）、模型C（1.3）和模型D（1.4）中的位置均不相同，积水采空区（3）的顶部预埋有凸出模拟地质层表面的注水管（5），对应的四个模型中还预留有不同位置及方向的掘进巷道（2）；2）制作感应线圈（4），感应线圈（4）包括用于瞬变电磁的发射线圈（4.1）和接收线圈（4.2），发射线圈（4.1）和接收线圈（4.2）均为正方形结构且接收线圈（4.2）位于发射线圈（4.1）内部，发射线圈（4.1）采用标称直径0.450 mm规格的漆包线加工成60 mm×60 mm×40匝，接收线圈（4.2）采用标称直径0.130 mm规格的漆包线加工成58 mm×58 mm×80匝，感应线圈（4）的探测方向垂直于感应线圈（4）的平面本身；3）将感应线圈（4）与瞬变电磁仪连通后放入模型A（1.1）的掘进巷道（2）中，感应线圈（4）的探测方向朝向掘进巷道（2）的斜上方并与掘进巷道（2）的底板呈45°夹角，进一步通过预埋的注水管（5）向积水采空区（3）内注水，当积水采空区（3）注满水后立即接通瞬变电磁仪进行数据的采集；4）模型A（1.1）的数据采集完成后切断电源并将感应线圈（4）取出，再放入模型B（1.2）的掘进巷道（2）中，感应线圈（4）探测方向垂直于对掘进巷道（2）的推进方向，进一步通过预埋的注水管（5）向积水采空区（3）内注水，当积水采空区（3）注满水后立即接通瞬变电磁仪进行数据的采集；5）模型B（1.2）的数据采集完成后切断电源并将感应线圈（4）取出，再放入模型C（1.3）的掘进巷道（2）中，感应线圈（4）的探测方向朝向侧上方且与掘进巷道（2）底板呈45°夹角，进一步通过预埋的注水管（5）向积水采空区（3）内注水，当积水采空区（3）注满水后立即接通瞬变电磁仪进行数据的采集；6）模型C（1.3）的数据采集完成后切断电源并将感应线圈（4）取出，再放入模型D（1.4）的掘进巷道（2）中，感应线圈（4）的探测方向平行于对掘进巷道（2）的推进方向，进一步通过预埋的注水管（5）向积水采空区（3）内注水，当积水采空区（3）注满水后立即接通瞬变电磁仪进行数据的采集；7）模型D（1.4）的数据采集完成后，统计分析四个模型的探测成像结果，根据成像结果分别定位各模型的积水采空区位置，并与模型实际位置的数据进行比对，确定探测精度及校正系数，从而用于对现场积水采空区（3）位置的实测提供指导。