煤業(yè)無(wú)線電波技術(shù)運(yùn)用探析范文

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摘要:為了進(jìn)一步查明凌志達(dá)煤業(yè)綜采工作面存在的隱伏地質(zhì)構(gòu)造，采用礦井無(wú)線電波坑道透視技術(shù)對(duì)15101綜采工作面、15201綜采工作面、15203綜采工作面進(jìn)行探測(cè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該技術(shù)能夠準(zhǔn)確地探測(cè)出凌志達(dá)煤業(yè)綜采工作面內(nèi)隱伏陷落柱、斷層破碎帶等隱伏地質(zhì)構(gòu)造，填補(bǔ)了該礦綜采工作面物探技術(shù)的空白，為礦區(qū)安全回采提供了可靠的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞:綜采工作面;陷落柱;斷層破碎帶;無(wú)線電波坑道透視技術(shù)

通過(guò)近幾十年的發(fā)展，無(wú)線電波坑道透視技術(shù)在探測(cè)綜采工作面隱伏陷落柱(直徑10m以上)、斷層(斷距大于1/3煤層厚度)等方面已取得良好的應(yīng)用效果。該方法工作穩(wěn)定、探測(cè)范圍廣、操作方便，已在全國(guó)50多個(gè)大型礦務(wù)局推廣使用，是目前比較成熟的礦井物探技術(shù)。為查明凌志達(dá)煤業(yè)有限公司15101綜采工作面、15201綜采工作面、15203綜采工作面內(nèi)隱伏地質(zhì)情況，確保工作面安全回采，對(duì)上述工作面進(jìn)行無(wú)線電波坑道透視(坑透)工作。

1無(wú)線電波坑道透視原理

無(wú)線電波坑道透視技術(shù)主要用來(lái)探測(cè)綜采工作面內(nèi)的各種隱伏地質(zhì)構(gòu)造異常體。采用定點(diǎn)法觀測(cè)發(fā)射機(jī)在一定時(shí)間內(nèi)相對(duì)固定位置，接收機(jī)在一定范圍內(nèi)逐點(diǎn)觀測(cè)其場(chǎng)強(qiáng)值。如圖1所示。假設(shè)輻射源(天線軸)中點(diǎn)O為原點(diǎn)，發(fā)射的初始場(chǎng)強(qiáng)為HO(A/m)，在近似均勻、各項(xiàng)同性煤層對(duì)電磁波的吸收系數(shù)為β，觀測(cè)點(diǎn)P到O點(diǎn)的距離為r(m)，偶極子軸與觀測(cè)點(diǎn)方向的夾角為θ，P點(diǎn)的電磁波場(chǎng)強(qiáng)度HP由下式表示:煤層中斷裂構(gòu)造的界面，構(gòu)造引起的煤層破碎帶、煤層破壞軟分層帶以及富含水低電阻率帶等都能對(duì)電磁波產(chǎn)生折射、反射和吸收，造成電磁波能量的損耗。如果發(fā)射源發(fā)射的電磁波穿越煤層途徑中存在斷層、陷落柱、富含水帶、頂板垮塌和富集水的采空區(qū)、沖刷、煤層產(chǎn)狀變化帶、煤層厚度變化和煤層破壞軟分層帶等地質(zhì)異常體時(shí)，接收到的電磁波能量就會(huì)明顯減弱，就會(huì)形成透視陰影(異常區(qū))。礦井電磁波透視技術(shù)就是根據(jù)電磁波在煤層中的傳播特性而研制的一種收、發(fā)電磁波的儀器和資料處理系統(tǒng)。

2工作面隱伏地質(zhì)構(gòu)造探測(cè)

2．1地質(zhì)概況

該采區(qū)煤層屬15#無(wú)煙煤，煤層傾角1°～3°，煤厚約4．2m，夾有1～4層夾矸(炭質(zhì)泥巖或泥巖)，屬結(jié)構(gòu)復(fù)雜近水平中厚煤層，工作面煤層屬特低灰－高灰、中高－高固定碳、特低揮發(fā)份、高－特高熱值，中硫無(wú)煙煤。煤巖組分以亮煤為主，夾有鏡煤條帶及少量的暗煤。節(jié)理裂隙發(fā)育，層理分明。煤層屬于自燃煤層。煤層頂板從下向上依次為直接頂、老頂，直接頂為K2灰?guī)r部分為泥巖，厚度在2m以上，泥巖厚度0．93m，老頂為K2灰?guī)r，平均厚度6．7m。底板為泥巖及黃鐵礦泥巖。采區(qū)位于晉一獲褶斷帶西側(cè)6km，區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造形跡(色頭背斜和莊頭斷層)走向?yàn)楸北狈较颍貙涌傮w走向?yàn)楸睎|向，傾向北西，傾角5°～12°，構(gòu)造格局仍屬新華夏構(gòu)造體系，系區(qū)域南北向剪切處動(dòng)力作用形成，由于離開(kāi)晉一獲褶斷帶稍遠(yuǎn)，構(gòu)造發(fā)育相對(duì)減不多。另外，由于受局部南北向擠壓應(yīng)力作用，區(qū)內(nèi)沿發(fā)育一系列走向北東或近東西寬緩的波狀褶皺構(gòu)造，這些構(gòu)造在一定程度上對(duì)北北東向構(gòu)造產(chǎn)生干擾，使其局部地段發(fā)生偏轉(zhuǎn)，礦區(qū)斷裂構(gòu)造不太發(fā)育，西部莊頭斷層為劃分礦區(qū)西部邊界斷層，規(guī)模較大，區(qū)內(nèi)僅有少數(shù)規(guī)模較小的斷層。

2．2探測(cè)條件及實(shí)際探測(cè)

探測(cè)條件:探測(cè)時(shí)回采工作面停電。對(duì)管路、電纜、皮帶、水倉(cāng)、軌道、開(kāi)關(guān)等金屬導(dǎo)體未做任何處理。15101綜采工作面、15201綜采工作面、15203綜采工作面實(shí)際探測(cè)情況:對(duì)工作面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)編點(diǎn)、頻率探測(cè)實(shí)驗(yàn)以及探測(cè)數(shù)據(jù)采集。進(jìn)行探測(cè)工作時(shí)，每個(gè)發(fā)射點(diǎn)發(fā)射時(shí)間為3min，接收時(shí)間為3min;換發(fā)射點(diǎn)時(shí)間為2min。每個(gè)發(fā)射點(diǎn)工作循環(huán)為5min。

2．3探測(cè)結(jié)果分析

從探測(cè)工作可以看出無(wú)線電波透視對(duì)采區(qū)三個(gè)綜采工作面的異常區(qū)域有較好地反映，為不漏掉異常，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理，各綜采工作面探測(cè)結(jié)果如下:15101工作面第一異常區(qū)位于工作面運(yùn)輸順槽巷測(cè)點(diǎn)500～501、回風(fēng)順槽巷4～5之間，該異常區(qū)相對(duì)周?chē)簩邮撬p較小的一個(gè)區(qū)域，場(chǎng)強(qiáng)衰減最大達(dá)－10dB。結(jié)合地質(zhì)資料分析推斷，可能為夾矸變厚或夾矸介質(zhì)變化造成的局部衰減;第二異常區(qū)位于運(yùn)輸順槽巷測(cè)點(diǎn)565～576，1面軌道回風(fēng)巷66～76之間，該異常區(qū)相對(duì)其他異常區(qū)場(chǎng)強(qiáng)衰減最大、范圍最廣、數(shù)據(jù)偏小、異常區(qū)最集中，場(chǎng)強(qiáng)衰減最大達(dá)－20dB。結(jié)合地質(zhì)資料分析推斷，該區(qū)域可能為古地形隆起沉積環(huán)境變化造成沉積物的變化帶或由于其他因素而引起的復(fù)雜變化帶。15201工作面第一異常區(qū)位于回風(fēng)順槽測(cè)點(diǎn)編號(hào)15～20、1運(yùn)輸順槽編號(hào)515～520之間，該異常區(qū)相對(duì)衰減范圍較為集中，場(chǎng)強(qiáng)衰減最大達(dá)－15dB。結(jié)合地質(zhì)資料分析，推斷可能為地形起伏變化造成的局部衰減，不排除H＞1m的隱伏斷層存在;第二異常區(qū)位于15201工作面回風(fēng)順槽測(cè)點(diǎn)編號(hào)50～57，運(yùn)輸順槽編號(hào)550～557之間，該異常區(qū)相對(duì)范圍較廣、異常區(qū)最為集中，場(chǎng)強(qiáng)衰減最大達(dá)－15dB。結(jié)合地質(zhì)資料分析推斷，該區(qū)域可能為夾矸變化造成的局部衰減，不排除H＞1m的隱伏斷層存在;三號(hào)異常區(qū)回風(fēng)順槽測(cè)點(diǎn)編號(hào)85～89，運(yùn)輸順槽編號(hào)585～589之間，該異常區(qū)在切眼位置，是一個(gè)范圍相對(duì)較小的異常區(qū)，場(chǎng)強(qiáng)衰減最大達(dá)－10dB。結(jié)合地質(zhì)資料分析推斷，該區(qū)域可能為煤層變化造成的局部衰減。15203工作面主要異常區(qū)位于運(yùn)輸順槽測(cè)點(diǎn)編號(hào)776～779、回風(fēng)順槽測(cè)點(diǎn)編號(hào)276～279之間，該異常區(qū)相對(duì)衰減范圍較為集中，場(chǎng)強(qiáng)衰減最大達(dá)－20dB。結(jié)合地質(zhì)情況和已揭露的地質(zhì)構(gòu)造分析推斷，該異常區(qū)為陷落柱

2．4驗(yàn)證總結(jié)分析

凌志達(dá)煤業(yè)有限公司15101綜采工作面、15201綜采工作面、15203綜采工作面無(wú)線電波透視結(jié)果共發(fā)現(xiàn)6個(gè)異常區(qū)，實(shí)際揭露情況如下:(1)15101綜采工作面第一異常區(qū)無(wú)明顯地質(zhì)構(gòu)造異常，第二異常區(qū)回采中底板隆起煤層變薄，為古地形隆起異常。(2)15201綜采工作面第一異常區(qū)和第二異常區(qū)無(wú)明顯地質(zhì)構(gòu)造異常，第二異常區(qū)為斷層破碎帶。(3)15203綜采工作面異常區(qū)為陷落柱。

3結(jié)論

(1)采用0．5MHz頻率的無(wú)線電波坑道透視技術(shù)，能有效探測(cè)出凌志達(dá)煤業(yè)綜采工作面內(nèi)未揭露的隱伏地質(zhì)構(gòu)造如隱伏陷落柱、斷層破碎帶等隱伏地質(zhì)構(gòu)造。(2)無(wú)線電波坑道透視技術(shù)需要與改礦區(qū)地質(zhì)資料深度結(jié)合，綜合考慮多方面的影響因素，排除干擾因素，降低多解性，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，才能提高物探異常的解釋準(zhǔn)確性。

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作者：董遠(yuǎn)浪 單位：中煤科工集團(tuán) 重慶研究院有限公司