井下设备-探测原理（修改）

01 ZTR12-矿用探水雷达探测原理

ZTR12-矿用探水雷达采用超低频电磁技术，利用地下不同物质电阻率不同的原理，结合人工超低频电磁波的良好的穿透能力及现代弱信号处理技术，通过对矿山灾害水体反射的某些特征信号的反演，确定其在地层中的有无及位置信息。通过提取特征信号的特征参数，再结合相关证据理论融合算法，完成对地层地质信息的立体反演。

超低频电磁波地下遥感探测仪是以大地电磁场为工作场源，利用不同的介质电磁学性质的差异测量地下岩性分界面，用天然电磁场的反射信息来解释不同深度的地质构造，达到解决地质问题的一种被动要干电磁勘探方法。

电磁波是一种物质波，其在地层中传播时会被反射，如乒乓球碰到棉花或者岩石一样，电磁波在遇到不同物质反射时会携带了对所碰到物质的物理特性反应，如电磁波遇到了水或者含水体，跟遇到岩层的反射差异是比较大的，根据接收到的反射波不同，就可反演出地下不同物质。

02 矿用探水雷达与瞬变电磁仪比较

发射类型 接收类型 探测 深度信息 反映地质体的特征信息 反演 算法 ZTE12矿用探水雷达 超低频电磁波连续波 异常地质体反射信号 地层间耦合跳跃信号 反算层速度， 遥感信号曲线特征谱分析 不需人工干预， 自动反演， 无需正演。 干扰较小的情况下， 准确度可达90%以上。 瞬变电磁仪 矩形波 二次涡流场信号 烟 囱 效 应 涡流场场强信息 需有经验的人工干预，需要预先知道地质模型，需要首先正演计算，准确度完全依赖地质人员解析。 据某煤业集团介绍， 国内的准确率约为10%， 国外的进口的约为15%。 准 确 度 体 积 效 应 不受体积效应影响， 可探测到矿井的中央水仓。 原 理 以对空雷达理论引入，改善了对空雷达的天线，将对空雷达引入到对地观测，属于雷达理论领域。 受体积效应影响，理论探测时，如需探测1000米，则能探测到的最小地质体需大于100×100×100米的地质体，即十分之一效应，这样的探测对煤矿来说，意义不大。 国外主要探测金属矿体。 主要是以接收 二次涡流场原理引入， 属于瞬变电磁理论领域 03 ZTR12矿用探水雷达测试选点要求

1、水仓或已知验证区尽量避开高压带电区域。

2、选已知区域的两个不同测试点进行相互验证，探测距离在50米及80米左右。

3、已知验证区和未知区，地质概貌尽量一致，变化不大，否则影响测试准确度。

4、由于采用超低频电磁波测试，测试区附近不得有大型电气设备开启。

04 收集相关图件

收集矿区相关地质勘探报告和地形地质图、井上井下对比图、钻孔资料和柱状图，以主要了解测试区地层、煤层、构造、水文地质情况等。

地质勘探报告和地形地质图是为了了解当地的地质条件和地质特征以及当地的地貌情况，以便在设计方案时可以避开高压线等干扰因素。

井上井下对比图是为了使我们在设计探测方案时，对地下需要探测的区域进行有针对性的布置，同时在设备进行校准学习时，了解已知充水区域的位置。

05 测试区域概况

对于已知充水区（如：中央水仓、已知的采空区积水、老窑水、采区水仓），应了解其精确位置，即测试目标距测试点距离，以及测试目标积水类型，水仓的形状及描述，测试目标的具体水量等。

对于待测区域，应了解其积水类型，是为老窑巷道采空积水、综采采空积水或其他，同时测试目标的水量应满足测试需要，大于设备最小分辨率。

同时测试时应注意其他相关影响因素，井下影响因素主要为：变电所、大型机械设备、高压电缆、锚杆、锚网等。

已知充水区测试是为了让仪器学习当地的地质结构，并针对该地进行仪器的优化校准，使得仪器可以以较高的精度探测出地下水的情况。

测试地点的选择应分为两个部分，分别为已知水体的探测和未知区域的探测。首先根据勘查情况确定已知水体的测试地点，然后对未知区域选择一块相对较好的测试地点。根据已收集的资料和现场勘查情况，确定测试方向和测试角度，利于方案设计。

06 ZTR12矿用探水雷达产品特点

a. 探测盲区小：反馈能量回收，探测盲区较传统方法减小3倍；

b. 高分辨率：采用现代化弱信号处理技术，降低了体积效应及低阻效应的影响，

分辨率提高20倍；

c. 抗干扰能力强：最小信号分辨率达0.01~0.05μv，显著提高抗干扰能力； d. 地面探测深度可达150m以上；

e. 效率高、成本低：每当头超前探作业时间小于30分钟，侧帮探测每千米作业

面作业时间＜1小时，采集劳动强度小，设备轻便、效率高、成本低； f. 全中文软件操作界面、操作简单、结果直观。

07 ZTR12矿用探水雷达主要技术指标

a. 探测作用距离：≤150m；

b. 探测分辨率：≤5m，根据具体要求分辨率可调； c. 每千米作业面作业时间：≤1小时； d. 显示：高性能矿用本安型平板电脑显示； e. 电源：内置镍氢电池标称电压12V；

f. 重量：发射机:6kg；接收机:18kg；发射天线:6kg；接收天线:10kg； g. 工作温度：0~40 ℃；

h. 整体设备防潮防爆防尘，符合井下作业国家标准。

08 ZTR12矿用探水雷达性能参数

a. 前放增益：8，32；

b. 主放增益：16，32，64，128，512，

1024；

c. 动态范围：180dB； d. 分辨率：最大29位 ；

e. 输出：最大1A； f. A/D转换：24bit； g. 同步类型：线同步； h. 采样时窗： 30门；

09 ZTR12矿用探水雷达应用领域

a. 煤矿含水层探测，断层产状及含水性探测，煤层采空区、老窖区积水探测； b. 矿山井下采掘工作面周围，未知区域含水探测；

c. 探测金、银、铜、铁、锌等良导性矿埋深和产状，探测蕴矿构造； d. 探测非煤矿井老窖及其含水性； e. 干旱地区找地下水；

10 ZTR12矿用探水雷达的规格型号表

发射电压 发射电流 (V) (A) 规格型号 发射天线 (m) 探测深度 (m) 适用范围 煤矿含水层、煤矿采空区、 老窑区积水、 金属矿藏探测、 干旱地区找水、 工程勘探 ZTR12矿用探水雷达 0～12 0～0.8 1.5×1.5 150

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