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甘肃办事处 周志敬
1、工程概况1.1、探测区地质概况
山寨煤矿1201工作面井下位于井田东翼，工作面北部为井田边界；西部为三采区回风下山、三采区轨道下山及三采区胶带下山；东部及南部暂无采掘活动。
1201工作面煤层倾角18°～21°，平均19°。工作面范围内煤层煤赋存较稳定，层厚2.4～11.7米，平均厚5.6米，北部较薄，向南逐渐增厚；沿倾向较厚，东部较薄。煤层总体结构比较简单，夹矸2～4层，夹矸最大厚度0.68m，夹矸为黑色炭质泥岩及灰色泥质粉砂岩。煤层属低灰、低硫、低磷、高挥发分、中高发热量、高化学活性、低燃点的长焰煤，煤质优良，且易分选。煤层普氏硬度系数f=2.0～4.0，容重1.32t/m3；煤岩类型以半亮型为主，工作面范围内同生冲蚀现象严重，煤层赋存稳定，厚度底板变化较大；煤层层理、节理较发育。煤层底板起伏变化较大，掘进过程未揭露大的地质构造。
1.2、探测目的及任务
为了进一步做好矿井生产的预测预报工作，指导工作面安全顺利回采，故采用无线电波透视仪对该工作面地质异常区做进一步的探测。
（1）探查回采工作面内的煤层赋存情况，追踪工作面运输顺槽、回风顺槽及切眼已揭露地质构造，预测其在采面内的影响范围。
（2）对采面进行探查，圈定采面内隐伏断裂构造、古河流冲刷带、夹矸及薄煤带分布范围等。
2、无线电波透视法原理及方法
2.1 无线电波透视法基本原理
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。
2.2 透视工作方法
定点法是发射机相对固定于某巷道事先确定好的发射点位置上，接收机在相邻巷道一定范围内逐点沿巷道观测场强值，又称定点交会法。一般发射点距50m，接收点距10m。每一发射点，接收机可相应观测11-21个点，如图1所示。本次探测用YDT88矿用无线电波透视仪，发射机频率365KHZ，采用“一发双收”的现场工作方法进行探测工作。
图1 无线电波坑道透视示意图
巷道中的人工导体，对电磁波的传播起干扰作用，不同的导体对电磁波传播的影响不同。
（1）金属支架，对电磁波有少量的屏蔽吸收作用。
（2）轨道、溜子，对电磁波有一定的导引作用，存在二次场。实际观测中发现在轨道附近，场的梯度较大，二次场的影响范围在0.8m以下，故接收天线环距轨道高于1m，二次场的影响就可忽略不计。
（3）悬挂在巷道壁上铁管的二次场的强弱，与距发射点的远近有关，在铁轨不连通的情况下，二次场很弱，接收天线环离开1m，影响可忽略不计，同巷发射接收，二次场的干扰，仅次于电缆干扰强度。
（4）电缆、金属锚网及其它导体，对电磁波有很好的导引作用，天线辐射的电磁波感应到导线上沿着导线传播，成为电磁波的二次辐射源。接收巷道有导线时，天线接收的场有从煤层来的直达波和导线上的二次辐射场，当二次辐射场大于直达波时，它就掩盖了直达波，使透视工作无法进行，在实际探测工作中，根据现场实际情况，我们采取有效措施，尽可能的排除以上干扰。
3、施工布置与数据采集
3.1 现场观测系统布置
1201工作面走向探测长度592m，倾向长度平均约140m左右区域进行，回风顺槽共布置11个发射点，对每个发射点在运输顺槽接收11个实测场强值；在运输顺槽布置11个发射点，对每个发射点在回风顺槽接收11个实测场强值。其中发射点间距为50m，接收点间距10m，现场布置如图2所示。
图2 1201工作面无线电波透视法观测系统图
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）本次探测工作在采面内采用对发对收，每10m一个接收点，即一个测点，每50m布设一个发射点。
（2）对应每个发射点，在另一巷40°扇形对称区间接收11个点，以确保面内各测点有两次以上的覆盖。
（3）接收天线离开电缆0.5m以上。
（4）严格按照计划施工，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，现场检查点不少于5%，使原始数据资料准确可靠。
YDT88矿用无线电波透视仪采集数据评价：本次探测总体上该煤层实测场强值在40～50db，最小值仅24db左右，最大63db左右。从实测数值来看，背景测试值不高，在10～15db左右，与最高场强值相比，有很大的变化范围，说明本次采集数据信噪比高，采集数据相对可靠。
4、资料解释
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曲线图、实测场强交会成像图和SIRT法叠代CT成像图表示。CT成像图为煤岩层电磁波吸收系数值图，数据值大小用不同色标值表示，其中暖（红）色调为低电磁波吸收系数值，冷（蓝）色调为高电磁波吸收系数值。
4.1 实测场强值曲线图
YDT88矿用无线电波透视仪探测实测场强曲线图见附图2，分析如下：
（1）回风顺槽5～15#区段为明显场强低值区段，其场强值多小于45db，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，可能为采面内夹矸厚度变化所致。
（2）回风顺槽35～45#点、运输顺槽38～45#区段为相对低场强区段，其场强值多在45db以下，穿透性相对较差。这表明，该段煤岩层对无线电波的吸收性强，可能为煤层厚度变化所致。
（3）回风顺槽55～58#点、运输顺槽55～59#区段为相对低场强区段，其场强值多在45db一下，穿透性相对较差。这表明，该段煤岩层对无线电波的吸收性强，可能为断裂构造发育或煤层变化所致。
4.2 无线电波透视实测场强平面成像
YDT88矿用无线电波透视仪探测无线电波实测场强平面成像见附图3，其中蓝色调区越深表明其场强值越低，即该段煤层无线电波穿透能力低，为潜在的构造异常区。图中各段情况反映结果与实测场强曲线结果基本一致，在此不再赘述。
4.3 无线电波透视CT成像
附图4为YDT88矿用无线电波透视仪探测SIRT反演煤岩层吸收系数成像图。该图中吸收系数的强弱表明煤层介质的差异，图中红色色标表示强吸收系数值，其红色越深表示存在异常的可能性越大，因此可以对内部构造及其特征进行判定。
4.4 探测结果解释说明
根据YDT88矿用无线电波透视仪探测实测场强曲线值变化特征和岩石吸收系数CT成像图综合分析，得出探测区地质解释如附图5～附图6所示，有4个透视异常区（图中圈定范围），分别命名为K1、K2、K3和K4异常区，异常区的位置及解释说明详细如下：
（1）K1异常区：位于回风顺槽80～100m左右，运输顺槽30～60m左右（异常区形态详细见成果图）；根据回风顺槽已揭露情况，推断其因受夹矸变厚的影响导致煤层厚度变化；对工作面回采影响较小。
（2）K2异常区：位于回风顺槽170～190m左右，运输顺槽140～160m左右（异常区形态详细见成果图）；推断其为采面内部煤层厚度发生变化，可能是由地板部分隆起或者夹矸厚度变化导致的；对工作面回采影响较小。
（3）K3异常区：位于运输顺槽380～450m左右，回风顺槽360～480m左右（异常区形态详细见成果图）；由于在该位置处煤层厚度逐渐变薄，推断其为受煤层厚度变薄的影响，也有可能是面内出现底板隆起或顶板破碎；对工作面回采有一定的影响。
（4）K4异常区：位于运输顺槽设计线停采线510～590m左右，回风顺槽530～580m左右（异常区形态详细见成果图）；根据回采过程中已揭露的情况分析，推断其为受采面内部煤层底板岩石隆起影响，异常区影响程度较大；对工作面回采有较大的影响。
以上K1～K4异常区为本次坑透工作圈定的主要异常区，由于K4异常区位于切眼附近，对无线电波信号的发射和接收影响很大，数据质量差，因此K4异常区的范围及形态可能存在一些偏差。
5、验证情况
经后期回采验证，K3、K4异常区均为古河流冲刷带，工作面中部底板相对隆起，探测范围和实际验证情况基本符合，详细请见附图7。
附图1 1709工作面四邻关系图
附图7 验证报告
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