煤業(yè)無線電波技術(shù)運用探析范文

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摘要:為了進一步查明凌志達(dá)煤業(yè)綜采工作面存在的隱伏地質(zhì)構(gòu)造，采用礦井無線電波坑道透視技術(shù)對15101綜采工作面、15201綜采工作面、15203綜采工作面進行探測，實驗結(jié)果表明，該技術(shù)能夠準(zhǔn)確地探測出凌志達(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;無線電波坑道透視技術(shù)

通過近幾十年的發(fā)展，無線電波坑道透視技術(shù)在探測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、探測范圍廣、操作方便，已在全國50多個大型礦務(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，對上述工作面進行無線電波坑道透視(坑透)工作。

1無線電波坑道透視原理

無線電波坑道透視技術(shù)主要用來探測綜采工作面內(nèi)的各種隱伏地質(zhì)構(gòu)造異常體。采用定點法觀測發(fā)射機在一定時間內(nèi)相對固定位置，接收機在一定范圍內(nèi)逐點觀測其場強值。如圖1所示。假設(shè)輻射源(天線軸)中點O為原點，發(fā)射的初始場強為HO(A/m)，在近似均勻、各項同性煤層對電磁波的吸收系數(shù)為β，觀測點P到O點的距離為r(m)，偶極子軸與觀測點方向的夾角為θ，P點的電磁波場強度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，接收到的電磁波能量就會明顯減弱，就會形成透視陰影(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

2．1地質(zhì)概況

該采區(qū)煤層屬15#無煙煤，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)走向為北北方向，地層總體走向為北東向，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)域南北向剪切處動力作用形成，由于離開晉一獲褶斷帶稍遠(yuǎn)，構(gòu)造發(fā)育相對減不多。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探測條件及實際探測

探測條件:探測時回采工作面停電。對管路、電纜、皮帶、水倉、軌道、開關(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綜采工作面實際探測情況:對工作面進行現(xiàn)場編點、頻率探測實驗以及探測數(shù)據(jù)采集。進行探測工作時，每個發(fā)射點發(fā)射時間為3min，接收時間為3min;換發(fā)射點時間為2min。每個發(fā)射點工作循環(huán)為5min。

2．3探測結(jié)果分析

從探測工作可以看出無線電波透視對采區(qū)三個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)過計算機數(shù)據(jù)處理，各綜采工作面探測結(jié)果如下:15101工作面第一異常區(qū)位于工作面運輸順槽巷測點500～501、回風(fēng)順槽巷4～5之間，該異常區(qū)相對周圍煤層是衰減較小的一個區(qū)域，場強衰減最大達(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)位于運輸順槽巷測點565～576，1面軌道回風(fēng)巷66～76之間，該異常區(qū)相對其他異常區(qū)場強衰減最大、范圍最廣、數(shù)據(jù)偏小、異常區(qū)最集中，場強衰減最大達(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)順槽測點編號15～20、1運輸順槽編號515～520之間，該異常區(qū)相對衰減范圍較為集中，場強衰減最大達(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)順槽測點編號50～57，運輸順槽編號550～557之間，該異常區(qū)相對范圍較廣、異常區(qū)最為集中，場強衰減最大達(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;三號異常區(qū)回風(fēng)順槽測點編號85～89，運輸順槽編號585～589之間，該異常區(qū)在切眼位置，是一個范圍相對較小的異常區(qū)，場強衰減最大達(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)位于運輸順槽測點編號776～779、回風(fēng)順槽測點編號276～279之間，該異常區(qū)相對衰減范圍較為集中，場強衰減最大達(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綜采工作面無線電波透視結(jié)果共發(fā)現(xiàn)6個異常區(qū)，實際揭露情況如下:(1)15101綜采工作面第一異常區(qū)無明顯地質(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頻率的無線電波坑道透視技術(shù)，能有效探測出凌志達(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，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 重慶研究院有限公司