煤业无线电波技术运用探析范文

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摘要:为了进一步查明凌志达煤业综采工作面存在的隐伏地质构造，采用矿井无线电波坑道透视技术对15101综采工作面、15201综采工作面、15203综采工作面进行探测，实验结果表明，该技术能够准确地探测出凌志达煤业综采工作面内隐伏陷落柱、断层破碎带等隐伏地质构造，填补了该矿综采工作面物探技术的空白，为矿区安全回采提供了可靠的技术支持。

关键词:综采工作面;陷落柱;断层破碎带;无线电波坑道透视技术

通过近几十年的发展，无线电波坑道透视技术在探测综采工作面隐伏陷落柱(直径10m以上)、断层(断距大于1/3煤层厚度)等方面已取得良好的应用效果。该方法工作稳定、探测范围广、操作方便，已在全国50多个大型矿务局推广使用，是目前比较成熟的矿井物探技术。为查明凌志达煤业有限公司15101综采工作面、15201综采工作面、15203综采工作面内隐伏地质情况，确保工作面安全回采，对上述工作面进行无线电波坑道透视(坑透)工作。

1无线电波坑道透视原理

无线电波坑道透视技术主要用来探测综采工作面内的各种隐伏地质构造异常体。采用定点法观测发射机在一定时间内相对固定位置，接收机在一定范围内逐点观测其场强值。如图1所示。假设辐射源(天线轴)中点O为原点，发射的初始场强为HO(A/m)，在近似均匀、各项同性煤层对电磁波的吸收系数为β，观测点P到O点的距离为r(m)，偶极子轴与观测点方向的夹角为θ，P点的电磁波场强度HP由下式表示:煤层中断裂构造的界面，构造引起的煤层破碎带、煤层破坏软分层带以及富含水低电阻率带等都能对电磁波产生折射、反射和吸收，造成电磁波能量的损耗。如果发射源发射的电磁波穿越煤层途径中存在断层、陷落柱、富含水带、顶板垮塌和富集水的采空区、冲刷、煤层产状变化带、煤层厚度变化和煤层破坏软分层带等地质异常体时，接收到的电磁波能量就会明显减弱，就会形成透视阴影(异常区)。矿井电磁波透视技术就是根据电磁波在煤层中的传播特性而研制的一种收、发电磁波的仪器和资料处理系统。

2工作面隐伏地质构造探测

2．1地质概况

该采区煤层属15#无烟煤，煤层倾角1°～3°，煤厚约4．2m，夹有1～4层夹矸(炭质泥岩或泥岩)，属结构复杂近水平中厚煤层，工作面煤层属特低灰－高灰、中高－高固定碳、特低挥发份、高－特高热值，中硫无烟煤。煤岩组分以亮煤为主，夹有镜煤条带及少量的暗煤。节理裂隙发育，层理分明。煤层属于自燃煤层。煤层顶板从下向上依次为直接顶、老顶，直接顶为K2灰岩部分为泥岩，厚度在2m以上，泥岩厚度0．93m，老顶为K2灰岩，平均厚度6．7m。底板为泥岩及黄铁矿泥岩。采区位于晋一获褶断带西侧6km，区内主要构造形迹(色头背斜和庄头断层)走向为北北方向，地层总体走向为北东向，倾向北西，倾角5°～12°，构造格局仍属新华夏构造体系，系区域南北向剪切处动力作用形成，由于离开晋一获褶断带稍远，构造发育相对减不多。另外，由于受局部南北向挤压应力作用，区内沿发育一系列走向北东或近东西宽缓的波状褶皱构造，这些构造在一定程度上对北北东向构造产生干扰，使其局部地段发生偏转，矿区断裂构造不太发育，西部庄头断层为划分矿区西部边界断层，规模较大，区内仅有少数规模较小的断层。

2．2探测条件及实际探测

探测条件:探测时回采工作面停电。对管路、电缆、皮带、水仓、轨道、开关等金属导体未做任何处理。15101综采工作面、15201综采工作面、15203综采工作面实际探测情况:对工作面进行现场编点、频率探测实验以及探测数据采集。进行探测工作时，每个发射点发射时间为3min，接收时间为3min;换发射点时间为2min。每个发射点工作循环为5min。

2．3探测结果分析

从探测工作可以看出无线电波透视对采区三个综采工作面的异常区域有较好地反映，为不漏掉异常，经过计算机数据处理，各综采工作面探测结果如下:15101工作面第一异常区位于工作面运输顺槽巷测点500～501、回风顺槽巷4～5之间，该异常区相对周围煤层是衰减较小的一个区域，场强衰减最大达－10dB。结合地质资料分析推断，可能为夹矸变厚或夹矸介质变化造成的局部衰减;第二异常区位于运输顺槽巷测点565～576，1面轨道回风巷66～76之间，该异常区相对其他异常区场强衰减最大、范围最广、数据偏小、异常区最集中，场强衰减最大达－20dB。结合地质资料分析推断，该区域可能为古地形隆起沉积环境变化造成沉积物的变化带或由于其他因素而引起的复杂变化带。15201工作面第一异常区位于回风顺槽测点编号15～20、1运输顺槽编号515～520之间，该异常区相对衰减范围较为集中，场强衰减最大达－15dB。结合地质资料分析，推断可能为地形起伏变化造成的局部衰减，不排除H＞1m的隐伏断层存在;第二异常区位于15201工作面回风顺槽测点编号50～57，运输顺槽编号550～557之间，该异常区相对范围较广、异常区最为集中，场强衰减最大达－15dB。结合地质资料分析推断，该区域可能为夹矸变化造成的局部衰减，不排除H＞1m的隐伏断层存在;三号异常区回风顺槽测点编号85～89，运输顺槽编号585～589之间，该异常区在切眼位置，是一个范围相对较小的异常区，场强衰减最大达－10dB。结合地质资料分析推断，该区域可能为煤层变化造成的局部衰减。15203工作面主要异常区位于运输顺槽测点编号776～779、回风顺槽测点编号276～279之间，该异常区相对衰减范围较为集中，场强衰减最大达－20dB。结合地质情况和已揭露的地质构造分析推断，该异常区为陷落柱

2．4验证总结分析

凌志达煤业有限公司15101综采工作面、15201综采工作面、15203综采工作面无线电波透视结果共发现6个异常区，实际揭露情况如下:(1)15101综采工作面第一异常区无明显地质构造异常，第二异常区回采中底板隆起煤层变薄，为古地形隆起异常。(2)15201综采工作面第一异常区和第二异常区无明显地质构造异常，第二异常区为断层破碎带。(3)15203综采工作面异常区为陷落柱。

3结论

(1)采用0．5MHz频率的无线电波坑道透视技术，能有效探测出凌志达煤业综采工作面内未揭露的隐伏地质构造如隐伏陷落柱、断层破碎带等隐伏地质构造。(2)无线电波坑道透视技术需要与改矿区地质资料深度结合，综合考虑多方面的影响因素，排除干扰因素，降低多解性，不断总结经验，才能提高物探异常的解释准确性。

参考文献:

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作者：董远浪 单位：中煤科工集团 重庆研究院有限公司