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华东办事处 李平
一、前言为探查23下04工作面内的断层、隐伏断层以及其他地质构造情况，为回采作业提供相关地质资料，微山崔庄煤矿有限责任公司(下称，崔庄煤矿)委托福州华虹智能科技开发有限公司对23下04工作面进行了无线电波透视探测工作。于2013年4月19日完成了数据采集与资料收集，经过室内的数据处理及资料解释形成报告。
本项目自始至终得到了崔庄煤矿有关领导和技术人员的大力支持，在此一并表示感谢。
二、工作面概况及地质任务
1、工作面概况
23下04工作面走向长度890m，本次实测长度850m;工作面面宽变化较大，0-650m面宽长度为167m，轨道顺槽从650m开始，以一个35°角度逐渐变窄至面宽长度为44m，接着面宽44m的巷道长度有96m，直至切眼。
23下04工作面是二采区(3下)采区东翼开采的第三个工作面，其南面是23下05工作面，尚未开采;北面是23下02工作面，已开采完毕;西面是陆地3下轨道巷，东面以济微公路保护煤柱为界。上面是23上01、23上03、23上04、23上05、23上06、23上07采空区。
2、煤层概况
23下04工作面回采的煤层为山西组3下层煤，煤层厚度2.9—4.3m，平均4.03m，煤层结构简单。本工作面煤质稳定、黑色、弱玻璃-玻璃光泽、平坦状、粒状、贝壳状断口、裂隙节理不发育、性脆多呈线理状，条带状结构，煤岩类型为暗亮--亮暗煤型。有机组分以镜质组为主，含量占煤层有机质的63.50—65.00%，丝炭化物质一般含量为28.6—29.5%。稳定组分含量为7.30—8.90%。工业牌号单一，属中等程度气肥煤。本煤层硬度普氏系数一般为f=2.0--2.5，中间硬度较大，顶底板附近硬度较小。煤层走向为NE-SW，倾向为NE，倾角1°—15°，多数情况下为9°左右。
3、地质概况
23下04工作面位于柴里向斜的核部，总体构造受柴里向斜的控制，小型波状起伏，幅度较小，对正常回采影响不大。本工作面地质构造较复杂，在运输顺槽掘进导12点前14m揭露断层1条FL04.1:∠32°H=1.5m;在轨道顺槽掘进揭露断层2条FL04.4:∠40°H=2.0m，FL04.5:∠53°H=3.0m;在切眼掘进时揭露断层2条FL04.2:∠40°H=1.8m、FL04.3:∠25°H=3.8m;在运输顺槽掘进时导7点后退10m至导8点前67m出现岩浆岩侵入，对回采产生较大影响。
表一 断层情况表
4、主要地质任务本次探测工作主要地质任务为：
1)查明23下04工作面内的巷道揭露断层在工作面的发育延展情况;
2)查明23下04工作面内是否存在隐伏断层并确定其位置及其发育延展情况;
3)探测工作面内可能存在的其它地质异常体;
4)编制物探成果报告，提交有关原始资料、解释曲线和综合成果图件;
5)做好后续生产过程中跟踪技术服务工作。
三、施工方案设计
综合探测任务及现场地质环境情况，本次观测方法采用定点法，根据工作面宽，频率选用158KHZ。轨道顺槽共布置18个发射点，运输顺槽每站对应接收15个场强值。运输顺槽共布置18个发射点，轨道顺槽每站对应接收15个场强值。发射点间距为50m，接收点间距为10m。
1、现场观测系统布置
根据探测目的和现场实际情况，本次探测自运输顺槽导2点位置和轨道顺槽导D点前方27.6m位置至工作面切眼850m范围内布置发射点和接收点，现场观测系统布置如图一所示。
图一 无线电坑透现场探测布置及射线路径图
为了采集到高质量的第一手资料，现场采取如下技术措施：
①本次坑透工作在采面内采用定点法对发对收，每10m一个接收点，每50m一个发射点，探测精度满足要求。
②对应每个发射点，在另一巷的扇形对称区间接收15个数据点，确保面内个物理点至少有2次以上覆盖。
③数据采集过程中，两巷所有供电全部终止，消除了电场干扰。同时，天线离开电缆0.5m以上。
④检查点不少于5%。
⑤严格按照计划表施工，作好记录并标注出实际发射时间和实际接收时间。为确保原始资料质量，施工严格按照“煤田电法勘探标准”进行，检查点不少于5%的要求，原始资料质量准确可靠。
该煤层实测场强值存在一定差异，最高场强值在49.8db左右，最小值在15.4db左右，面宽168m，且受岩浆岩体及断层影响，总体透视性一般，实测现场背景值一般不超过8db，与实测场强值相比，有较大的变化范围，说明本次采集数据是可靠的。
四、23下04工作面探测成果
采集数据采用无线电波透视CT软件系统进行反演，反演结果以实测场强交会成像图和SIRT迭代CT成像图表示。
根据实测场强值变化特征和吸收系数CT成像图综合分析，得出23下04工作面实测场强图如图二，实测场强值变化较大，反映本面局部地质条件较为复杂。自20#点至40#点实测场强值总体较低，主要为岩浆岩侵入煤层所致;自63#点至70#点，75#点至83#点实测场强值异常偏高，推测为断层所致。无线电波透视CT成像图反映的是煤岩层电磁波吸收强度的分布情况，蓝(绿)色调为高电磁波吸收系数值。高电磁波吸收系数值区，反映可能存在煤层变薄、断层、岩浆侵入或裂隙影响。
图二 23下04工作面实测场强图
根据本次探测结果，23下04工作面共存在5个透视异常区，如下图三所示。
图三 23下04工作面主要异常区域预测图
综合探测结果及现场地质资料，现对本次探测异常区域进行如下地质推断，具体如下表二所示：
表二 本次探测主要异常区
五、结论
通过对崔庄煤矿23下04工作面无线电波透视法探测结果分析，以及结合后期揭露情况，我们知道：利用电磁波CT技术探测工作面内复杂构造是完全可行的，探测精度及分辨率高，这是其他探测方法难以达到的。异常特征不仅反映出巷道揭露的断点及断层向工作面的延展情况以及工作面内隐伏的地质构造情况，而且也反映出复杂断层之间的切割交叉关系的大致的落差大小及最大落差位置，为工作面回采提供了比较可靠的地质资料。
实践证明，进行工作面复杂构造的探测，高精度电磁波CT探测是一种很有前途的方法，推广应用前景广阔。
六、小结
根据无线电波透视法基本原理，场强低值区为地质构造异常区，场强高值区域是无线电波能量的吸收和折射较低，穿透能力较好区。
我们发现：在探测过程中，当工作面宽度变化较大时，后期软件处理的实测场强反演图与工作面宽度变化不大时不一致;在后期处理时，若两种工作面宽度放在一起处理时，面宽变窄处的实测场强反演图会呈现低值区，而面宽较大区域的结果往往呈现高值区，和实际情况存在冲突。通过总结后期的数据反演得出，当面宽变化较大时，后期软件处理时应该分区段处理，处理出来的结果不能仅仅通过对比场强值来判断是否存在地质异常区，应该根据场强值的变化特征与现场揭露地质资料来分析判断;同时在以后的现场探测中，可以在工作面宽度发生变化时，适时地去调整仪器的发射频率，这样可以提高面窄段工作面的探测精度。
本次未能解决的问题，探测结果显示在工作面联络巷及切眼附近的断层呈现的是场强高值区，与无线电波透视理论相违背，初步分析为联络巷(切眼)及面宽发生变化的综合反映，该结论未能得到可靠的论证，需后期多次总结对比。
作者简介：
李平，男，东华理工大学勘查技术与工程专业，福州华虹驻华东办事处物探技术员。
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