YDT88矿用无线电波透视仪在唐安煤矿的应用-中国矿井物探网—

李四忠¹，陈茂²（1.兰花集团唐安煤矿，山西晋城，048400；

2.福州华虹智能科技股份有限公司，福建福州，350000）

摘要：介绍了YDT88矿用无线电波透视仪在兰花集团唐安煤矿3301回采工作面坑透应用中，工作面是否停电的探测对比，并对两次坑透探测效果进行对比和钻探验证。
关键词：无线电波透视；唐安煤矿；背景场；坑透效果对比及验证。
1、无线电波透视仪的原理
电磁波在地下岩层中传播时，由于各种岩、矿石电性的不同，它们对电磁波能量吸收不同，低阻岩层对电磁波具有较强的吸收作用，当波前进方向遇到断裂构造所出现的界面时，电磁波将在界面上产生反射和折射作用，也造成能量的损耗。因此，在矿井下，电磁波穿过煤层途中遇到断层、陷落柱或其它构造时，波能量被吸收或完全被屏蔽，则在接收巷道收到微弱信号或收不到透射信号，形成所谓的透视异常。研究采区煤层、各种构造及地质体对电磁波的影响所造成的各种无线电波透视异常，从而进行地质推断和解释。
2、地质概况
唐安煤矿井田位于沁水煤田晋城矿区中部，井田内地表属半掩盖区，除井田中北部、中南部、东南角和西部大部出露基岩外，其余均被第四系松散层覆盖。该次做带电与不带电对比实验的3301回采工作面位于兰花集团唐安矿三盘区，为三盘区首采工作面，工作面所采煤层为3号煤，煤层厚度6m左右，直接顶为粉砂岩，厚约2.2m；直接底为泥岩，厚约2.1m，见综合柱状图2-1。该回采工作面走向长约1910m，切眼长215m。本次坑透探测分两段进行，如图2-2所示，工作面上方为进风巷，下方为回风巷，坑透区1右端为一切眼，坑透区2右端为二切眼，两个坑透区中间为保护煤柱。坑透区1长1080m，坑透区2长450m。坑透区1中预计揭露的DX9陷落柱在掘进过程中未实际揭露，DX15陷落柱实际揭露；坑透区2中两巷各揭露一个陷落柱均未在三维地震中显示。

图2-1 综合柱状图

图2-2 3301工作面坑透范围示意图

3、应用实例

2014年1月17日在唐安煤矿3301工作面使用福州华虹智能科技股份有限公司研发生产的YDT88矿用无线电波透视仪，分为两段对3301回采工作面进行停电状态的坑透探测，分别为坑透区1和坑透区2，此次工作面坑透探测为低背景场。此次坑透区1的实测场强综合曲线图如图3-1所示，坑透区2的实测场强综合曲线图如图3-3所示。
2014年3月19日在该工作面再次使用YDT88矿用无线电波透视仪对3301回采工作面进行不停电状态的坑透探测，实验区域与2014年1月17日相同，此次工作面坑透探测为高背景场。此次坑透区1实测场强综合曲线图如图3-2所示，坑透区2的实测场强综合曲线图如图3-4所示。

图3-1 坑透区1实测场强综合曲线图（低背景场）

图3-2 坑透区1实测场强综合曲线图（高背景场）

图3-3 坑透区2实测场强综合曲线图（低背景场）

图3-4 坑透区2实测场强综合曲线图（高背景场）

通过坑透成果解释可判断出3301工作面探测范围内中实际揭露的3个陷落柱以及1个在三维地震显示有但未在预定位置实际揭露的DX9陷落柱位置，利用异常交汇法以及YDT88无线电波透视仪附带软件的SIRT反演算法综合判断3301工作面内对回采有一定影响的四个陷落柱范围如图3-5所示：

图3-5 坑透成果图

    得出探测区地质解释如下：
    （1）．以三盘区专用回风巷为起始点300m—400m（坑透区2的25#~35#点）处为明显场强低值区段，其场强值多小于45db，相比穿透性较差。结合地质资料判断为3301进风巷陷落柱DXJ-1和3301回风巷陷落柱DXJ-2影响所致。
    （2）．以三盘区专用回风巷为起始点1073m—1173m（坑透区1的25#~35#点）处为明显场强低值区段，其场强值多小于45db，相比穿透性较差。这种现象表明，该段煤岩层对无线电波的吸收性强，可能为隐伏断层、陷落柱影响带或局部煤层缺失所致。三维地震资料显示此处在工作面内部有DX9陷落柱（走向长为22 m，倾斜长为16 m）。
    （3）．以三盘区专用回风巷为起始点1533 m—1585m（坑透区1的72#~77#点）处为明显场强低值区段，其场强值多小于45db，相比穿透性较差。这种现象表明，该段煤岩层对无线电波的吸收性较强，结合地质资料判断为陷落柱DX15影响所致。
    两巷实际揭露的三个陷落柱位置与两次坑透实验得出的异常区位置基本一致，三维地震探测DX9陷落柱位置延工作面走向上向一切眼方向偏移75m左右，工作面倾向上向回风巷方向偏移20m左右有一个透视异常区，疑为DX9陷落柱实际位置。
以两次坑透探测为参考对3301工作面进行重点钻探，钻探共探测到3处异常位置：
    （1）．以三盘区专用回风巷为起始点337m—397m处为3301—1#钻探异常区。该区域内在3301进风巷有DXJ-1陷落柱，回风巷有DXJ-2陷落柱。工作面内部的钻探异常范围大约为走向长50m，倾斜长100m，距进风巷侧约50m。异常原因为实际揭露的DXJ-1和DXJ-2陷落柱。
    （2）．以三盘区专用回风巷为起始点1115m—1148m处为3301—2#钻探异常区，异常范围大约为走向长33m，倾斜长35m，距进风巷侧约20m。三维地震资料和物探成果报告显示该段有DX9陷落柱，实际钻探结果与物探成果资料显示的位置一致。
    （3）．以三盘区专用回风巷为起始点1543m—1580m处为3301—3#钻探异常区，异常范围大约为走向长75m，倾斜长57m，距进风巷侧约65m，为陷落柱DX15。钻探验证得出成果与坑透探测成果基本一致。
4、结语
    （1）YDT88矿用无线电波透视仪在兰花集团唐安煤矿的成功应用，说明该型无线电波透视仪可以很好的完成该类地质条件下的回采工作面坑透探测，在其他相近地质条件的回采工作面也可以推广应用。
    （2）该类地质条件下，工作面是否停电对工作面坑透探测的数据质量有一定影响，但是该仪器自带软件还是有一定能力比较准确的反演出透视异常区的位置，但是如果有条件的情况下，工作面停电能提高我们坑透技术探测的质量，更为准确的为坑透成果解释提供依据。
    （3）相比传统的单个场强曲线判断，综合曲线图能更为宏观的反应出整个工作面内透视异常的变化情况，从而反应出工作面内地质条件的变化。
    （4）回采工作面坑透探测过程中两巷电气设备，大型变电设施以及积水区对信号质量有一定影响，如果条件允许最好能排除这些客观因素对坑透探测的影响。

摘自《山西煤炭》2014年第9期