一种矿井钻孔无线电磁波透视装置及电磁波透视探测方法

摘要

本发明公开了一种矿井钻孔无线电磁波透视装置及电磁波透视探测方法，包括：钻孔测量探管、发射波形产生电路、发射信号保护电路、接收信号放大电路和信号数模转换电路；钻孔测量探管在钻孔中进行电磁波信号的发射或接收；发射波形产生电路与发射信号保护电路连接，控制钻孔测量探管对于电磁波信号的发射；接收信号放大电路与信号数模转换电路连接，控制钻孔测量探管对于电磁波信号的接收。本发明针对两个钻孔进行透视，透视结果能保证获得整个探测区域内的地质信息，可进行中间重叠透视区域的信息相互空间交汇与验证，降低了井下电磁等随机干扰的影响。

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿井钻孔无线电磁波透视装置及电磁波透视探测方法，适用于煤矿地球物理探测技术领域。

背景技术

预先探明采煤工作面的地质构造是矿井地质工作的重要任务；随着煤炭开采向深部开展，地质构造事故成为影响煤矿安全生产的主要因素；无线电波透视装置具有携带轻便、操作简单、分辨能高、且工作效率高等特点，一直以来受到业内人士的重视，被广泛应用于地下工程勘探领域。

矿井工作面回采过程中存在诸多影响安全高效生产的地质因素，主要包括巷道揭露断层、煤层变薄区的延伸状况，以及面内隐伏断层、陷落柱等发育条件，综合机械化采煤程度越高要求对面内构造探查程度越精细。目前，对综采工作面内部构造进行有效探查的方法以无线电波透视方法最为普遍，其现场操作简单，分辨能力强，因此在煤矿井下得到普遍应用。但是，现有的无线电波透视装置中数据采集现场通过固定发射点，变换接收点，形成扇形数据观测区，其现场工作量大，数据覆盖面小，成像精度低，不利于无线电磁波透视技术应用。

现有的无线电波坑道透视装置在某个工作面一侧使用固定发射频率对工作面进行透视，在巷道的另一侧逐点接收。此方法存在以下不足：只能在巷道中进行发射与接收，无法实现钻孔中无线电磁波透视探测，影响了探测范围和超前探测效果。

专利公布号为CN104459807A的中国发明专利，公开了一种双巷间一发多收无线电波坑透场强测量系统与方法。本发明涉及一种双巷间一发多收无线电波坑透测量系统与方法，包括发射系统和多通道接收系统，通过固定多通道接收系统所在接收测量点在某一观测站内，改变发射系统发射点位置，采集每一观测站中接收系统接收到的发射系统发射的电磁波透过双巷道之间的工作介质后的透过场强值，移动多通道接收系统形成多观测站，多观测站之间形成高精度透射电磁波数据体；利用电磁波透射成像获得双巷间煤岩层的场强和吸收系数分布图，结合揭露地质条件对面内构造及其异常进行精细解释，为工作面安全回采提供可靠的技术参数。

专利公布号为CN105445807A的中国发明专利，公开了一种矿用多频同步无线电磁波透视装置及方法；矿用多频同步无线电磁波透视装置，包括发射机、发射线圈、接收机和接收线圈；其特征在于：在发射机中设置有第一单片机、第一本安电源模块、第一自动调谐选择模块、第一同步模块和控制显示模块；在接收机中设置有第二单片机、第二本安电源模块、第二自动调谐选择模块、第二同步模块、信号处理模块和通信控制指示模块；第一自动调谐选择模块包括若干个继电器和若干个调制器，调制器通过继电器接收第一单片机输出的信号；进行调制后的信号输出到发射线圈；发射线圈将信号发射给接收线圈；本发明能够同步自动发射接收多个频点的信息，可广泛应用在煤矿、非煤矿山等领域。

常规无线电磁波透视探测方法以及目前技术手段难以实现地质异常体的精确定位，这是现有技术存在的主要缺陷。因此，如何能够快速获取整个探测范围内的地质信息，实现对钻孔之间地质构造的识别及高精度定位是迫切需要解决的技术难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种矿井钻孔无线电磁波透视装置及电磁波透视探测方法，以避开矿井内金属体的干扰，能快速获取整个无线电磁波探测范围内的地质信息，形成对整个探测区域的透视。

本发明所采用的技术方案是：

一种矿井钻孔无线电磁波透视装置，包括：钻孔测量探管、发射波形产生电路、发射信号保护电路、接收信号放大电路和信号数模转换电路；钻孔测量探管在钻孔中进行电磁波信号的发射或接收；发射波形产生电路与发射信号保护电路连接，控制钻孔测量探管对于电磁波信号的发射；接收信号放大电路与信号数模转换电路连接，控制钻孔测量探管对于电磁波信号的接收。

可选的，所述的钻孔测量探管设置长方体形的线圈绕线器22，线圈绕线器上缠绕线圈21；还设置容纳线圈绕线器22和线圈21的探管外管23，探管外管23一端设置探管航空插头24和探管连接线接口25，探管连接线接口25与线圈21连接。

可选的，所述的发射波形产生电路作用是在不需要外加激励信号的情况下，电路产生输出的电磁波场信号；发射波形产生电路包括依次连接的集中控制部分、信号整流部分和信号放大部分，集中控制部分是电路的核心，作用是控制各电路正确运行，信号整流部分是将电路的信号进行整流，信号放大部分是将电路中的信号进行放大；

具体包括：电容C1一端与电源VCC连接，电容C1第二端与电阻R1一端连接，电阻R1第二端与电容C2一端连接，电容C2第二端与电阻R2一端连接，电阻R2第二端与集成电路U1管脚3连接，电容C3一端与集成电路U1管脚3连接，电容C3第二端与电阻R3一端连接，电阻R3第二端连接与集成电路U1管脚4连接，电阻R4一端与电阻R2第二端连接，电阻R4第二端与三极管Q1一端连接，三极管Q1第二端与集成电路U1管脚5连接，电容C4一端与电阻R2第二端连接，电容C4第二端与二极管D1一端连接，二极管D1第二端与运算放大器IC1输入端正极连接，电阻R6一端与三极管Q1第二端连接，电阻R6第二端与电容C6一端连接，电容C6第二端与电源V7连接，电阻R5一端与集成电路U1管脚6连接，电阻R5第二端与电源V6连接，电容C5一端与集成电路U1管脚7连接，电容C5第二端与电源V6连接，电源V2与集成电路U1管脚8连接，电阻R8一端与集成电路U1管脚9连接，电阻R8第二端与电源V1连接，电容C7一端与运算放大器IC1输入端负极连接，电容C7第二端与电阻R7一端连接，电阻R7第二端与电源V5连接，电源V3与运算放大器IC1第四端连接，电源V4与运算放大器IC1第五端连接；

集成电路U1的作用是输出控制，集成电路U1的型号是IC3，运算放大器IC1的作用是将产生的信号进行放大，二极管D1的作用是整流，三极管Q1的作用是将信号进行整幅，电源VCC的作用是给发射波形产生电路供电，电源V1经过电阻R8后给集成电路U1管脚9供电，电源V2给集成电路U1管脚8供电，电源V3、电源V4、电源V5的作用是给运算放大电路供电，电源V6经过电阻R5后给集成电路U1管脚6供电，电源V7经过电容C6、电阻R6后给集成电路U1管脚5供电。

可选的，所述的发射信号保护电路避免信号发射仪因电压过高导致的电路故障，保证信号的及时输出；

发射信号保护电路包括发射信号一级整流部分和发射信号二级整流部分，发射信号一级整流部分是将发射信号进行初步整流，保证发射电路能够安全运行，发射信号二级整流部分是将发射信号进行二次整流；

具体包括：电容C1一端与电阻R1连接，电容C1第二端与电阻R3一端连接，电阻R1一端与电阻R2连接，电阻R2第二端与电容C3连接，电阻R3第二端与电阻R4连接，电容C2一端与电阻R2第二端连接，电容C2第二端与电阻R3第二端连接，运算放大器IC1输入正极与电阻R2第二端连接，电阻R4第二端与运算放大器IC1输入负极连接，电阻R7一端与电阻R4第二端连接，电阻R7第二端接地，电容C3第二端与电阻R6一端连接，电容C4一端与电容C3第二端连接，电容C4第二端与电阻R5一端连接，电阻R5第二端与电阻R6第二端连接，电阻R9一端与电阻R6第二端连接，电阻R9第二端与电容C6一端连接，电容C6第二端与二极管D1一端连接，二极管D1第二端与电阻R11一端连接，电阻R13一端与二极管D1第二端连接，电阻R13第二端与电容C11一端连接，电容C11第二端与运算放大器IC2输入负极连接，电阻R11一端与二极管D1第二端连接，电阻R11第二端与电容C9一端连接，电容C9第二端与电源V3连接，电容C8一端与二极管D1第二端连接，电容C8第二端与二极管D2一端连接，二极管D2第二端与电源V3连接，电阻R8一端与运算放大器IC1输出极连接，电阻R8第二端与电容C5一端连接，电容C5第二端与电容C7一端连接，电容C7第二端与电阻R10一端连接，电阻R10第二端与运算放大器IC2输入正极连接，电容C10一端与电阻R10第二端连接，电容C10第二端与电源V4连接，电阻R12一端与电阻R10第二端连接，电阻R12第二端与电源V4连接，电容C12一端与运算放大器IC2输入正极连接，电容C12第二端与电阻R14一端连接，电阻R14第二端与电源V5连接，电阻R15一端与电源V5连接，电阻R15第二端与运算放大器IC2输出极连接；

运算放大器IC1的作用是将发射后的信号进行初级放大，运算放大器IC2的作用是将发射后的信号进行二次放大，二极管D1、二极管D2的作用是整流，电源V1、电源V2的作用是给运算放大器IC1提供电源，电源V3的作用是给运算放大器IC2提供电源，电源V4的作用是给运算放大器IC1提供电源，电源V5的作用是给发射信号保护电路提供补充电源。

可选的，所述的接收信号放大电路将接收到的模拟信号进行信号放大，提高信号质量；

接收信号放大电路包括接收信号初级放大部分和接收信号二次放大部分，接收信号初级放大部分是将接收到的信号进行初级放大，接收信号二次放大电路是将经过初次放大后的信号进行二次放大；

具体包括：电阻R1一端与接插件JS1管脚1连接，电阻R1第二端与电容C1一端连接，电容C1第二端与电阻R2一端连接，电阻R2第二端与电源V1连接，电容C2一端与接插件JS1管脚3连接，电容C2第二端接地，电阻R3一端与接插件JS1管脚2连接，电阻R3第二端接地，电容C3一端与接插件JS1管脚2连接，电容C3第二端接地，电阻R4一端与运算放大器IC1输入负极连接，电阻R4第二端接地，电容C4一端与接插件JS1管脚2连接，电容C4第二端与运算放大器IC1输出极连接，电阻R5一端与接插件JS1管脚2连接，电阻R5第二端与运算放大器IC1输出极连接，运算放大器IC1第四端与电阻R1第二端连接，电容C5一端与运算放大器IC1输出极连接，电容C5第二端与接地，电容C7一端与运算放大器IC1输出极连接，电容C7第二端与电阻R6一端连接，电阻R6第二端与连接运算放大器IC2输入负极连接，电容C6一端与电容C1第二端连接，电容C6第二端与电阻R7一端连接，电阻R7第二端接地，电容C7一端与运算放大器IC2输入负极连接，电容C7第二端与电源V1连接，电阻R8一端与运算放大器IC2输入负极连接，电阻R8第二端与电源V1连接；

接插件JS1的作用是在电路运行过程中，通过改变不同接插件的位置实现信号放大，信号传输的功能，运算放大器IC1的作用是将接收到的信号进行初级放大，运算放大器IC2的作用是将接收到的信号进行二次放大，电源V1的作用是给接收信号放大电路提供供电电源，电源V2的作用是给运算放大器IC2提供电源。

可选的，所述的信号数模转换电路将接收到的模拟信号通过数模转换，转换为可以进行计算的数字信号；

信号数模转换电路包括信号接收部分、U1集成电路和信号发送部分，信号接收部分的作用是接收数字信号，信号发送部分的作用是发送模拟信号，集成电路U1的作用是进行数模转换算法计算；

具体包括：电源VCC经过电容C4后，给集成电路U1管脚VCC供电，电源VDD给集成电路U1管脚VDD供电，电源VSS分别经过电阻R6、电容C7后，给集成电路U1管脚VSS、OSC供电，电源V1经过电阻R1后，给集成电路U1管脚IN0供电，电源V2经过电阻R2、电容C2后，给集成电路U1管脚IN2供电，电源V3的作用是给集成电路U1管脚IN3供电；电阻R1一端与电源V1连接，电阻R1第二端与电容C1一端连接，电容C1第二端接地，集成电路U1管脚IN0与接插件JS1管脚1连接，集成电路U1管脚IN2与接插件JS1管脚2连接，集成电路U1管脚IN3与接插件JS1管脚3连接，集成电路U1管脚A0与接插件JS1管脚4连接，电阻R2一端与集成电路U1管脚IN2连接，电阻R2第二端与电容C2一端，电容C2第二端与电源V2连接，电阻R3一端与电源V3连接，电阻R3第二端与电容C3一端，电容C3第二端接地，集成电路U1管脚A1连接与电阻R4一端连接，集成电路U1管脚A2与电阻R4一端连接，电阻R4第二端接地，集成电路U1管脚VCC与电容C4一端连接，电容C4第二端与电源VCC连接，集成电路U1管脚VDD与电源VDD连接，集成电路U1管脚VEF与电容C5一端连接，电容C5第二端接地，集成电路U1管脚GND与电阻R5一端连接，电阻R5第二端接地，集成电路U1管脚VRE与电容C6一端连接，电容C6第二端接地，集成电路U1管脚OSC一端与电容C7一端连接，电容C7第二端与电源VSS连接，集成电路U1管脚VSS与电阻R6一端连接，电阻R6第二端与电源VSS连接；

集成电路U1的型号是AD7541，接插件JS1的作用是连接不通的通路，控制输入信号。

一种钻孔无线电磁波透视施工布置方法，用于布置本发明任一所述的矿井钻孔无线电磁波透视装置，具体步骤如下：

步骤一、煤矿井下岩层内设置有第一钻孔74和第二钻孔75，且第一钻孔74和第二钻孔75内每五米间隔的位置均匀设置有位置对应的探测点；对第一钻孔74和第二钻孔75内的测试点从进入钻孔后开始依次进行标号，同一钻孔内发射点、接收点之间的距离为固定五米点距，发射信号的测试点为发射点，接收信号的测试点为接收点。

步骤二、将信号发射钻孔测量探管71送入第一钻孔74，保持信号发射钻孔测量探管71中的工具面向角始终不变，信号发射钻孔测量探管71在第一钻孔74内依次在每个测试点上发送信号；

步骤三、将信号接收钻孔测量探管72送入第二钻孔75，信号接收钻孔测量探管72在第二钻孔75内与信号发射钻孔测量探管71发送信号的测试点对应位置完成接收；

在第一钻孔74中信号发射钻孔测量探管71内的第一发射点发送信号，第二钻孔75内的信号接收钻孔测量探管72在第一接收点接收信号；完成第一点发射点的工作后，信号发射钻孔测量探管71移到二号点发射信号，信号接收钻孔测量探管72到二号接收点进行接收信号。

步骤四、信号发射钻孔测量探管71和信号接收钻孔测量探管72逐点前进，直至第一钻孔74内所有测试点均完成发射，第二钻孔75对应位置均完成接收，定位第二钻孔75周围的异常体空间位置；

步骤五、通过第一钻孔74和第二钻孔75之间相对的发射点、接收点进行异常空间交汇，定位与验证异常体73在工作面内的空间位置；

步骤六、通过分析不同发射点定位的异常体73空间位置，追踪识别异常沿钻孔方向的发育情况，从而实现对地质异常体73在煤层中的精确空间透视定位。

一种钻孔无线电磁波透视探测方法，采用本发明所述的施工布置方法布置完成后，探测步骤如下：

步骤一、检查钻孔无线电磁波透视探测主机和钻孔测量探管性能；

步骤二、钻孔测量探管信号检测，探管检测的目的是查看钻孔测量探管能否正常工作，检测方法是钻孔测量探管与探测主机连接，然后进行数据模拟采集，查看数据质量，通过模拟测量的数据质量检测探管是否正常；

步骤三、钻孔测量探管时钟校准与同步，时钟校准与同步方法是给钻孔测量探管授时，使钻孔测量探管时间同步；

步骤四、钻孔测量探管供电，供电后会产生电磁场信号；

步骤五、钻孔测量探管供电，根据钻孔测量探管线圈绕制的方式，钻孔测量探管将会接收到经地层传播后的电磁场信号；

步骤六、同时移动两个钻孔中的钻孔测量探管，进行电磁场信号发射与接收，移动方法为每间隔五米进行一次测量；

步骤七、确认测量是否完成，如果完成则进行步骤八，如果未完成则返回步骤六；

步骤八、查看接收电磁场信号数据质量，提取地层介质传导特征；

步骤九、从钻孔测量探管提取并保存探测数据。

可选的，具体步骤如下：

步骤一、无线电磁波透视数据整理，无线电磁波透视数据整理方法为提取正确的无线电磁波透视数据，删除错误和多余的无线电磁波透视数据；

步骤二、无线电磁波透视干扰数据剔除，无线电磁波透视干扰数据剔除是将产生干扰的无线电磁波透视数据部分切除，保留正常接收部分的无线电磁波透视数据；

步骤三、无线电磁波透视数据小波变换滤波，无线电磁波透视数据小波变换是使用小波变换的方式对无线电磁波透视数据进行圆滑处理；

步骤四、数据校正，校正钻孔无线电磁波透视测量的数据；

步骤五、衰减系数计算，计算无线电磁波透视的衰减系数值；

步骤六、绘制钻孔无线电磁波透视探测衰减系数图；

步骤七、判断是否满足计算要求，如果满足要求则进入步骤八进行，如果不满足要求，则退回到步骤二进行重新计算；

步骤八、综合分析钻孔无线电磁波透视探测解释成果。

本发明的有益效果是：本发明针对两个钻孔进行透视，透视结果能保证获得整个探测区域内的地质信息，可进行中间重叠透视区域的信息相互空间交汇与验证，降低了井下电磁等随机干扰的影响。通过沿钻孔逐点进行透视工作，可追踪识别地质异常体的发育规律，实现异常的高精度空间定位。本发明不仅能够避开矿井内金属体的干扰，还能压制随机干扰。最重要的是本发明解决非透视方向异常响应对异常定位的影响，形成对整个无线电磁波探测区域的透视，达到对地质异常体的追踪识别及高精度定位。在两个钻孔内进行发射与接收，避免了发射与接收装置之间的互感影响，提高了钻孔的利用率。该方法也可推广应用于铁路、公路等隧道掘进，实用性强。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1为实施例中钻孔无线电磁波透视探测装置结构示意图；

图2为实施例中钻孔测量探管结构示意图；

图3为实施例中发射波形产生电路示意图；

图4为实施例中发射电流保护电路示意图；

图5为实施例中接收信号放大电路示意图；

图6为实施例中信号数模转换电路示意图；

图7为实施例中无线电磁波透视施工布置图；

图8为实施例中无线电磁波透视探测流程图；

图9为实施例中无线电磁波透视数据处理流程图。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

矿井钻孔无线电磁波透视装置，如图1所示，包括钻孔测量探管、发射波形产生电路、发射信号保护电路、接收信号放大电路和信号数模转换电路。钻孔测量探管在钻孔中进行电磁波信号的发射或接收；发射波形产生电路与发射信号保护电路连接，控制钻孔测量探管对于电磁波信号的发射；接收信号放大电路与信号数模转换电路连接，控制钻孔测量探管对于电磁波信号的接收

用于测量无线电磁波信号的钻孔测量探管，如图2所示，由于在钻孔中进行电磁波信号的发射与接收，受到钻孔空间的限制，钻孔测量探管的发射部分和接收部分采用相同的探管结构，即探管可以作为发射信号使用，也可以作为接收信号使用。包括线圈21、线圈绕线器22、探管外管23、探管航空插头24、探管连接线接口25。探管外管23的形状为“I”型，探管外管23内设置有线圈绕线器22，线圈绕线器22上绕设有线圈21，探管外管23的端部封装有探管航空插头24和探管连接线接口25，探管连接线接口25与线圈21连接，探管航空插头24用于连接相应的电路。

发射波形产生电路，如图3所示，作用是在不需要外加激励信号的情况下，电路产生输出的电磁波场信号。发射波形产生电路包括依次连接的集中控制部分、信号整流部分和信号放大部分，集中控制部分是电路的核心，作用是控制各电路正确运行，信号整流部分是将电路的信号进行整流，信号放大部分是将电路中的信号进行放大。集成电路U1的作用是输出控制，集成电路U1的型号是IC3，运算放大器IC1的作用是将产生的信号进行放大，二极管D1的作用是整流，三极管Q1的作用是将信号进行整幅，电源VCC的作用是给发射波形产生电路供电，电源V1经过电阻R8后给集成电路U1管脚9供电，电源V2给集成电路U1管脚8供电，电源V3、电源V4、电源V5的作用是给运算放大电路供电，电源V6经过电阻R5后给集成电路U1管脚6供电，电源V7经过电容C6、电阻R6后给集成电路U1管脚5供电。电容C1一端与电源VCC连接，电容C1第二端与电阻R1一端连接，电阻R1第二端与电容C2一端连接，电容C2第二端与电阻R2一端连接，电阻R2第二端与集成电路U1管脚3连接，电容C3一端与集成电路U1管脚3连接，电容C3第二端与电阻R3一端连接，电阻R3第二端连接与集成电路U1管脚4连接，电阻R4一端与电阻R2第二端连接，电阻R4第二端与三极管Q1一端连接，三极管Q1第二端与集成电路U1管脚5连接，电容C4一端与电阻R2第二端连接，电容C4第二端与二极管D1一端连接，二极管D1第二端与运算放大器IC1输入端正极连接，电阻R6一端与三极管Q1第二端连接，电阻R6第二端与电容C6一端连接，电容C6第二端与电源V7连接，电阻R5一端与集成电路U1管脚6连接，电阻R5第二端与电源V6连接，电容C5一端与集成电路U1管脚7连接，电容C5第二端与电源V6连接，电源V2与集成电路U1管脚8连接，电阻R8一端与集成电路U1管脚9连接，电阻R8第二端与电源V1连接，电容C7一端与运算放大器IC1输入端负极连接，电容C7第二端与电阻R7一端连接，电阻R7第二端与电源V5连接，电源V3与运算放大器IC1第四端连接，电源V4与运算放大器IC1第五端连接。

发射信号保护电路，如图4所示，作用是本发明有效地避免了信号发射仪因电压过高导致的电路故障，保证信号的及时输出。发射信号保护电路包括发射信号一级整流部分和发射信号二级整流部分。发射信号一级整流部分是将发射信号进行初步整流，保证发射电路能够安全运行，发射信号二级整流部分是将发射信号进行二次整流。运算放大器IC1的作用是将发射后的信号进行初级放大，运算放大器IC2的作用是将发射后的信号进行二次放大，二极管D1、二极管D2的作用是整流，电源V1、电源V2的作用是给运算放大器IC1提供电源，电源V3的作用是给运算放大器IC2提供电源，电源V4的作用是给运算放大器IC1提供电源，电源V5的作用是给发射信号保护电路提供补充电源。电容C1一端与电阻R1连接，电容C1第二端与电阻R3一端连接，电阻R1一端与电阻R2连接，电阻R2第二端与电容C3连接，电阻R3第二端与电阻R4连接，电容C2一端与电阻R2第二端连接，电容C2第二端与电阻R3第二端连接，运算放大器IC1输入正极与电阻R2第二端连接，电阻R4第二端与运算放大器IC1输入负极连接，电阻R7一端与电阻R4第二端连接，电阻R7第二端接地，电容C3第二端与电阻R6一端连接，电容C4一端与电容C3第二端连接，电容C4第二端与电阻R5一端连接，电阻R5第二端与电阻R6第二端连接，电阻R9一端与电阻R6第二端连接，电阻R9第二端与电容C6一端连接，电容C6第二端与二极管D1一端连接，二极管D1第二端与电阻R11一端连接，电阻R13一端与二极管D1第二端连接，电阻R13第二端与电容C11一端连接，电容C11第二端与运算放大器IC2输入负极连接，电阻R11一端与二极管D1第二端连接，电阻R11第二端与电容C9一端连接，电容C9第二端与电源V3连接，电容C8一端与二极管D1第二端连接，电容C8第二端与二极管D2一端连接，二极管D2第二端与电源V3连接，电阻R8一端与运算放大器IC1输出极连接，电阻R8第二端与电容C5一端连接，电容C5第二端与电容C7一端连接，电容C7第二端与电阻R10一端连接，电阻R10第二端与运算放大器IC2输入正极连接，电容C10一端与电阻R10第二端连接，电容C10第二端与电源V4连接，电阻R12一端与电阻R10第二端连接，电阻R12第二端与电源V4连接，电容C12一端与运算放大器IC2输入正极连接，电容C12第二端与电阻R14一端连接，电阻R14第二端与电源V5连接，电阻R15一端与电源V5连接，电阻R15第二端与运算放大器IC2输出极连接。

接收信号放大电路，如图5所示，作用是将接收到的模拟信号进行信号放大，提高信号质量。接收信号放大电路包括接收信号初级放大部分和接收信号二次放大部分。接收信号初级放大部分是将接收到的信号进行初级放大，接收信号二次放大电路是将经过初次放大后的信号进行二次放大。接插件JS1的作用是在电路运行过程中，通过改变不同接插件的位置实现信号放大，信号传输的功能，运算放大器IC1的作用是将接收到的信号进行初级放大，运算放大器IC2的作用是将接收到的信号进行二次放大，电源V1的作用是给接收信号放大电路提供供电电源，电源V2的作用是给运算放大器IC2提供电源。电阻R1一端与接插件JS1管脚1连接，电阻R1第二端与电容C1一端连接，电容C1第二端与电阻R2一端连接，电阻R2第二端与电源V1连接，电容C2一端与接插件JS1管脚3连接，电容C2第二端接地，电阻R3一端与接插件JS1管脚2连接，电阻R3第二端接地，电容C3一端与接插件JS1管脚2连接，电容C3第二端接地，电阻R4一端与运算放大器IC1输入负极连接，电阻R4第二端接地，电容C4一端与接插件JS1管脚2连接，电容C4第二端与运算放大器IC1输出极连接，电阻R5一端与接插件JS1管脚2连接，电阻R5第二端与运算放大器IC1输出极连接，运算放大器IC1第四端与电阻R1第二端连接，电容C5一端与运算放大器IC1输出极连接，电容C5第二端与接地，电容C7一端与运算放大器IC1输出极连接，电容C7第二端与电阻R6一端连接，电阻R6第二端与连接运算放大器IC2输入负极连接，电容C6一端与电容C1第二端连接，电容C6第二端与电阻R7一端连接，电阻R7第二端接地，电容C7一端与运算放大器IC2输入负极连接，电容C7第二端与电源V1连接，电阻R8一端与运算放大器IC2输入负极连接，电阻R8第二端与电源V1连接。

信号数模转换电路，如图6所示，作用是将接收到的模拟信号通过数模转换，转换为可以进行计算的数字信号。信号数模转换电路包括信号接收部分、U1集成电路和信号发送部分。信号接收部分的作用是接收数字信号，信号发送部分的作用是发送模拟信号。集成电路U1的作用是进行数模转换算法计算，集成电路U1的型号是AD7541，接插件JS1的作用是连接不通的通路，控制输入信号，电源VCC经过电容C4后，给集成电路U1管脚VCC供电，电源VDD给集成电路U1管脚VDD供电，电源VSS分别经过电阻R6、电容C7后，给集成电路U1管脚VSS、OSC供电，电源V1经过电阻R1后，给集成电路U1管脚IN0供电，电源V2经过电阻R2、电容C2后，给集成电路U1管脚IN2供电，电源V3的作用是给集成电路U1管脚IN3供电。电阻R1一端与电源V1连接，电阻R1第二端与电容C1一端连接，电容C1第二端接地，集成电路U1管脚IN0与接插件JS1管脚1连接，集成电路U1管脚IN2与接插件JS1管脚2连接，集成电路U1管脚IN3与接插件JS1管脚3连接，集成电路U1管脚A0与接插件JS1管脚4连接，电阻R2一端与集成电路U1管脚IN2连接，电阻R2第二端与电容C2一端，电容C2第二端与电源V2连接，电阻R3一端与电源V3连接，电阻R3第二端与电容C3一端，电容C3第二端接地，集成电路U1管脚A1连接与电阻R4一端连接，集成电路U1管脚A2与电阻R4一端连接，电阻R4第二端接地，集成电路U1管脚VCC与电容C4一端连接，电容C4第二端与电源VCC连接，集成电路U1管脚VDD与电源VDD连接，集成电路U1管脚VEF与电容C5一端连接，电容C5第二端接地，集成电路U1管脚GND与电阻R5一端连接，电阻R5第二端接地，集成电路U1管脚VRE与电容C6一端连接，电容C6第二端接地，集成电路U1管脚OSC一端与电容C7一端连接，电容C7第二端与电源VSS连接，集成电路U1管脚VSS与电阻R6一端连接，电阻R6第二端与电源VSS连接。

本发明的钻孔无线电磁波透视施工布置方法，如图7所示，具体步骤如下：

步骤一、煤矿井下岩层内设置有第一钻孔74和第二钻孔75，且第一钻孔74和第二钻孔75内每五米间隔的位置均匀设置有位置对应的探测点；对第一钻孔74和第二钻孔75内的测试点从进入钻孔后开始依次进行标号，同一钻孔内发射点、接收点之间的距离为固定五米点距，发射信号的测试点为发射点，接收信号的测试点为接收点；

步骤二、将信号发射钻孔测量探管71送入第一钻孔74，保持信号发射钻孔测量探管71中的工具面向角始终不变，信号发射钻孔测量探管71在第一钻孔74内依次在每个测试点上发送信号；

步骤三、将信号接收钻孔测量探管72送入第二钻孔75，信号接收钻孔测量探管72在第二钻孔75内与信号发射钻孔测量探管71发送信号的测试点对应位置完成接收；

在第一钻孔74中信号发射钻孔测量探管71内的第一发射点发送信号，第二钻孔75内的信号接收钻孔测量探管72在第一接收点接收信号；完成第一点发射点的工作后，信号发射钻孔测量探管71移到二号点发射信号，信号接收钻孔测量探管72到二号接收点进行接收信号；

步骤四、信号发射钻孔测量探管71和信号接收钻孔测量探管72逐点前进，直至第一钻孔74内所有测试点均完成发射，第二钻孔75对应位置均完成接收，定位第二钻孔75周围的异常体空间位置；

步骤五、通过第一钻孔74和第二钻孔75之间相对的发射点、接收点进行异常空间交汇，定位与验证异常体73在工作面内的空间位置；

步骤六、通过分析不同发射点定位的异常体73空间位置，追踪识别异常沿钻孔方向的发育情况，从而实现对地质异常体73在煤层中的精确空间透视定位。

虚线箭头范围是第二钻孔75发射、第一钻孔74接收时的有效探测区域。在两个钻孔内进行发射与接收，避免了发射与接收装置之间的互感影响。

所述钻孔无线电磁波透视探测流程，如图8所示，具体步骤如下：

步骤一、检查钻孔无线电磁波透视探测主机、钻孔测量探管性能；

步骤二、钻孔测量探管信号检测，探管检测的目的是查看钻孔测量探管能否正常工作，检测方法是钻孔测量探管与探测主机连接，然后进行数据模拟采集，查看数据质量，通过模拟测量的数据质量检测探管是否正常；

步骤三、钻孔测量探管时钟校准与同步，时钟校准与同步方法是给钻孔测量探管授时，使钻孔测量探管时间同步；

步骤四、钻孔测量探管供电，供电后会产生电磁场信号；

步骤五、钻孔测量探管供电，根据钻孔测量探管线圈绕制的方式，钻孔测量探管将会接收到经地层传播后的电磁场信号；

步骤六、同时移动两个钻孔中的钻孔测量探管，进行电磁场信号发射与接收，移动方法为每间隔五米进行一次测量；

步骤七、确认测量是否完成，如果完成则进行步骤八，如果未完成则返回步骤六；

步骤八、查看接收电磁场信号数据质量，提取地层介质传导特征；

步骤九、从钻孔测量探管提取并保存探测数据。

所述的钻孔无线电磁波透视数据处理流程，如图9所示。具体步骤如下：

步骤一、无线电磁波透视数据整理，无线电磁波透视数据整理方法为提取正确的无线电磁波透视数据，删除错误和多余的无线电磁波透视数据；

步骤二、无线电磁波透视干扰数据剔除，无线电磁波透视干扰数据剔除是将产生干扰的无线电磁波透视数据部分切除，保留正常接收部分的无线电磁波透视数据；

步骤三、无线电磁波透视数据小波变换滤波，无线电磁波透视数据小波变换是使用小波变换的方式对无线电磁波透视数据进行圆滑处理；

步骤四、数据校正，校正钻孔无线电磁波透视测量的数据；

步骤五、衰减系数计算，计算无线电磁波透视的衰减系数值；

步骤六、绘制钻孔无线电磁波透视探测衰减系数图；

步骤七、判断是否满足计算要求，具体的要求为钻孔瞬变电磁透视探测视电阻率三维图是否与钻孔轨迹数据一致，如果满足要求则进入步骤八进行，如果不满足要求，则退回到步骤二进行重新计算，重新计算时需要严格按照钻孔轨迹数据进行拟合计算；

步骤八、综合分析钻孔无线电磁波透视探测解释成果。

随着发射与接收在钻孔中的不断深入，能够追踪识别异常体向工作面延伸情况。再通过分析不同发射点揭露的异常体位置，能够追踪识别异常沿钻孔方向的发育情况，进而实现对地质异常体的空间透视与精确定位。

本说明书中各实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，文中定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。