本發明專利技術公開了一種主被動電?磁法耦合的監測裝置及方法，將電磁接收線圈和電極一體化，使電極增強電磁接收線圈接收電磁信號的能力；在進行被動探測時，電極和電磁接收線圈能對同一位置同時采集自然電位數據和自然電磁數據，實現自然電位數據和自然電磁數據在時間和空間上的一致性；在進行主動探測時，能在同一位置先后進行瞬變電磁探測和直流電法探測，使兩種方法在時間和空間上盡可能同步采集，并通過兩者結合能實現在原本電法監測范圍的基礎上擴寬監測范圍與深度，且由于電磁接收線圈增強了接收電磁信號的能力，從而降低了瞬變電磁法監測時易受環境干擾的影響，最終實現覆蓋數據注漿區域且能獲取精準的數據。
1、注漿是災害治理的常用技術，通過注入漿液填充巖體空隙、增強強度，從而提高結構的穩定性。注漿過程的控制至關重要，因為不當的注漿可能導致周圍巖體破壞，引起負面效果。傳統的注漿監測方法有：表面變形觀測、鉆探及電法監測。地表變形受外界因素干擾較大，難以精準反映注漿的實際效果。僅能監測地表變化，無法有效探測深層土體的變形情況。鉆探法的鉆探過程破壞性強且成本高，其只能提供局部信息，難以全面評估注漿效果；并且鉆探的時間延遲使得反饋不夠及時，無法實現實時監控。電法可以進行實時監測，然而電法監測范圍受測線長度限制，一般為測線長度的1/2甚至更小，無法在狹小空間的大范圍監測。瞬變電磁法作為一種對低阻體敏感的探測手段，被逐漸應用于注漿監測。然而，瞬變電磁法存在探測盲區，對于淺層注漿效果無法進行精準判斷；目前也有采用多方法聯合監測的方式，但是由于各個監測裝置獨立實施，使得不同監測方法的觀測系統不可能完全一致(即在時間和空間上多種探測方法無法實現同步一致，例如在電法監測時并未同時進行電磁探測即無法時間上一致；或者雖然兩者同時探測，但是由于采用的探測設備不同導致無法在空間上一致)，進而在數據獲取上不同監測已經存在誤差，最終導致多種探測方法的結果存在誤差，無法提高探測精準性。
2、因此，如何提供一種新的裝置及方法，能夠使多種探測方式耦合并相互補充，并對探測區域探測時在時間和空間上盡可能同步采集，最終有效提高探測精準性，是本專利技術所需的研究方向。
/>技術實現思路
1、針對上述現有技術存在的問題，本專利技術提供一種主被動電-磁法耦合的監測裝置及方法，能夠使多種探測方式耦合并相互補充，并對探測區域探測時在時間和空間上盡可能同步采集，最終有效提高探測精準性。
2、為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是：一種主被動電-磁法耦合的監測裝置，包括多個電磁耦合探頭、發射回線、主機1號、主機2號和遠程監測預警平臺；
3、所述電磁耦合探頭包括電極和電磁接收線圈，電極用于激發及接收電位信號，電磁接收線圈沿電極軸向纏繞在其外部，用于接收電磁信號；發射回線用于激發瞬變電磁信號；
4、所述主機1號通過線路與多個電磁耦合探頭的電極連接，用于向一部分電極通電激發電位信號，同時接收另一部分采集的電位信號，所述主機2號通過線路與發射回線和多個電磁耦合探頭的電磁接收線圈連接，用于向發射回線通電激發瞬變電磁信號，并接收各個電磁接收線圈采集的電磁信號；其中電極作為電磁接收線圈的加強磁芯，用于增強電磁接收線圈采集的電磁信號；
5、所述遠程監測預警平臺與主機1號和主機2號連接，用于控制主機1號和主機2號同步工作，并獲取主機1號和主機2號各自反饋的數據進行分析處理，實現對注漿區域的監測。
6、進一步，多個電磁耦合探頭呈一排且等間距排列。
7、進一步，所述主機1號為電法儀，主機2號為瞬變電磁儀。
8、進一步，所述發射回線為矩形，多個電磁耦合探頭均處于矩形內部。
9、上述主被動電-磁法耦合的監測裝置的工作方法，具體步驟為：
10、步驟一、在注漿作業正式開始前，首先在注漿區域布設監測裝置，確定多個電磁耦合探頭等間距呈一排形成測線的長度為l，相鄰電磁耦合探頭的間距為d，電磁耦合探頭的數量為n，以確保監測覆蓋的全面性和數據的準確性；同時確定瞬變電磁發射回線長度a，寬度b，且長度a大于l；使多個電磁耦合探頭處于發射回線內部，并將主機1號、主機2號和遠程監測預警平臺連接完成；
11、步驟二、啟動監測裝置，在未激發階段，此時各個電磁耦合探頭的電極和電磁接收線圈進行被動場采集，其中電極采集注漿區域不同位置的自然電位數據即自然電位法，并將采集數據反饋給主機1號，電磁接收線圈采集注漿區域不同位置的天然電磁數據即天然電磁法，并將采集數據反饋給主機2號，主機1號和主機2號將未激發階段每次采集的數據反饋給遠程監測預警平臺；
12、步驟三、遠程監測預警平臺對未激發階段采集到的數據進行實時處理，判斷未激發階段采集的自然電位數據和天然電磁數據中是否存在異常，若每次采集的數據不存在異常，則繼續步驟二和三的采集及處理過程，直至持續采集時間t后進入步驟四；若某次采集的數據存在異常則為初級預警，停止步驟二的采集過程并直接進入步驟四；
13、步驟四、監測裝置進入激發階段，遠程監測預警平臺先控制主機2號向發射回線通電激發瞬變電磁信號，此時各個電磁耦合探頭的電磁接收線圈采集瞬變電磁數據并反饋給主機2號，接著遠程監測預警平臺控制主機1號向一部分電極通電激發電位信號，同時接收另一部分采集的電位信號，完成后將主機1號和主機2號各自采集的數據傳輸至遠程監測預警平臺，完成一次激發階段采集過程并進入步驟五；
14、步驟五、遠程監測預警平臺對激發階段采集到的數據進行實時處理，判斷激發階段采集的直流電位數據和瞬變電磁數據中是否存在異常，若激發階段不存在異常，則繼續步驟二和三進入下一個時間t的采集及處理過程；若激發階段存在異常則直接進入步驟六；
15、步驟六、若僅激發階段采集的數據存在異常，則為中級預警，此時提醒工作人員，使工作人員進一步查看注漿情況判斷是否需要停止注漿；若未激發階段和激發階段均存在異常，則為高級預警，此時提醒工作人員立即停止注漿。
16、進一步，所述激發階段主機1號采用的直流電法方式為對稱四極，具體為：其中a、b極為供電極，m、n極為測量電極，分別向a、b極供正電與負電，m、n極采集電位數據進行直流電法跑極采集，該方式的有效監測范圍為0～l/2。
17、進一步，所述遠程監測預警平臺對未激發階段的數據判斷異常的過程為：
18、自然電位與天然磁法為被動場采集方法，當存在異常時，信號會產生抬高，體現為信號大于常規信號，因此定義激發因子a：
19、
20、其中，e為每次采集的自然電位數據，h為每次采集的天然電磁數據，m為采集的次數；
21、在注漿區域未注漿之前先采集多次該區域的自然電位數據和天然電磁數據，并采用上式計算得出各次的a值，然后求取平均值作為閾值；
22、接著對未激發階段每次采集的數據，通過上述公式計算每次采集數據的a值，并與閾值進行比較，若某次采集數據的a值大于閾值時，則判斷數據存在異常；否則，判斷數據不存在異常。
23、進一步，所述遠程監測預警平臺對激發階段的數據判斷異常的過程為：
24、對激發階段直流電法獲取的電位數據處理公式如下：
25、
26、其中，ρdc是直流電法得到的視電阻率，k為裝置系數，idc為供電電流，δu為電勢差，lam、lan、lmn分別是am，an，mn對應的電極間距，ddc是直流電法探測深度；
27、對激發階段瞬變電磁法獲取的瞬變電磁數據處理公式如下：
28、
29、其中，ρtem是瞬本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種主被動電-磁法耦合的監測裝置，其特征在于，包括多個電磁耦合探頭、發射回線、主機1號、主機2號和遠程監測預警平臺；
2.根據權利要求1所述主被動電-磁法耦合的監測裝置，其特征在于，多個電磁耦合探頭呈一排且等間距排列。
3.根據權利要求1所述主被動電-磁法耦合的監測裝置，其特征在于，所述主機1號為電法儀，主機2號為瞬變電磁儀。
4.根據權利要求1所述主被動電-磁法耦合的監測裝置，其特征在于，所述發射回線為矩形，多個電磁耦合探頭均處于矩形內部。
5.一種根據權利要求1至4任一項所述主被動電-磁法耦合監測裝置的工作方法，其特征在于，具體步驟為：
6.根據權利要求5所述的工作方法，其特征在于，所述激發階段主機1號采用的直流電法方式為對稱四極，具體為：其中A、B極為供電極，M、N極為測量電極，分別向A、B極供正電與負電，M、N極采集電位數據進行直流電法跑極采集，該方式的有效監測范圍為0～L/2。
7.根據權利要求5所述的工作方法，其特征在于，所述遠程監測預警平臺對未激發階段的數據判斷異常的過程為：
8.根據權利要求6所述的工作方法，其特征在于，所述遠程監測預警平臺對激發階段的數據判斷異常的過程為：
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【技術特征摘要】
1.一種主被動電-磁法耦合的監測裝置，其特征在于，包括多個電磁耦合探頭、發射回線、主機1號、主機2號和遠程監測預警平臺；
2.根據權利要求1所述主被動電-磁法耦合的監測裝置，其特征在于，多個電磁耦合探頭呈一排且等間距排列。
3.根據權利要求1所述主被動電-磁法耦合的監測裝置，其特征在于，所述主機1號為電法儀，主機2號為瞬變電磁儀。
4.根據權利要求1所述主被動電-磁法耦合的監測裝置，其特征在于，所述發射回線為矩形，多個電磁耦合探頭均處于矩形內部。
5.一種根據權利要求1至4任一項所述主被動電-...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王勃，王瀅，左原賓，楊飛，楊陽，辛國旭，曾林峰，謝劉俊，申思洪任，舍子龍，陳圣，蘇玉彬，徐曉陽，徐子強，朱浩天，王乃川，博龍飛，
申請(專利權)人：中國礦業大學，
類型：發明
國別省市：
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