1 地质概况
1.1 地层及地质构造情况
    本工作面煤层属侏罗纪大同组8＃层煤，煤层平均厚1.19m，煤层结构简单，倾角0-10°，与7#层层间距为11.28m—16.70m平均13.48m。
    工作面顶底板情况岩性依次如下表1-1：
地质构造：
    本区域依据地质报告及7#层和11#层开采资料显示断层稀少，根据掘进时的实际揭露情况，2103进风顺槽420米处揭露有1条落差3米的正断层，在5103回风顺槽侧未揭露，该断层经过观察不导水，在工作面切眼巷120米处(2103巷侧)发现一条落差1米的正断层，该断层在8103工作面两顺槽巷均为发现。这两条断层对工作面回采都有较大影响。本工作面裂隙较为发育，无火成岩侵入的岩墙和陷落柱，地质构造中等，两顺槽巷道为先下山后上山，成向斜构造，倾角0°～10°，2103巷最低处位于500米处，5103巷最低处位于550米处。区域内地表无小窑。本区可采煤层老顶均为粗、中、细砂岩，砂质泥岩。本区揭露断层如表1-2。 1.2 水文地质概况
    本区域水文地质条件简单，8103工作面主要充水水源为上部3#、7#层采空区积水。本工作面距7#煤层层间距平均为13.5米，在掘进工作面两顺槽巷道时，通过向上部7#层钻探，均无水。但在巷道顶板仍有少量淋水，说明上部采空区局部低洼处存在积水，积水量不会很大。距3#煤层层间距平均为50米，工作面掘进时向3#层的探水钻孔较少，回采时应加强探测。若顶板垮落后，上部积水会通过裂隙涌入工作面，只要注意及时排放，一般不会对生产构成大的威胁。
    根据地面物探8103工作面区域成果，共发现3#煤层区域范围内疑似积水异常区1处，位于工作面西北部，5103巷230米-850米处，积水面积共计约49000㎡，积水量约为24500m³。7#煤层区域范围内疑似积水异常区四处，分别为C4异常区，位于2103巷607-850米，C5异常区，位于2103巷471-532米，C11异常区，位于2103巷249-330米，C12异常区，位于2103巷0-96米，7#层积水面积共计约25900㎡，积水量约为13000m³。5103巷550米处3#层异常区在东侧8102工作面探放水过程中曾放水约3000㎡，此处必须加强探放水。
    在回采前必须加强探放水，严格按照探放水有关规定，进行超前探放水，并做好钻探验证工作。
2 无线电波透视基本原理
    无线电波透视是用来探测顺煤层两煤巷、两钻孔或煤巷与钻孔之间的各种地质构造异常体。发射机与接收机分别位于不同巷道或钻孔中，同时做等距离移动，逐点发射和接收。或发射机在一定时间内相对固定位置，接收机在一定范围内逐点观测其场强值。如图1所示。     交替成层的含煤地层总体上是非均匀介质，电磁波在含煤地层中传播可分解为垂直层理和平行层理方向，在垂直层理方向是非均匀介质，在同一煤层一定范围内平行层理方向上可近似认为是均匀的。电磁波透视是在顺煤层的两巷道或两钻孔中进行。假设辐射源(天线轴)中点o为原点，在近似均匀、各项同性煤层中，观测点P到o点的距离为r，P点的电磁波场强度Hp由下式表示： 式中：H0——在一定的发射功率下，天线周围煤层的初始场强；单位A/m。
β——煤层对电磁波的吸收系数；
r——P点到o点的直线距离，单位m；
f(θ)——方向性因子，θ是偶极子轴与观测点方向的夹角，一般采用f(θ)=sin(θ)来计算。
    在辐射条件不随时间变化时，H0是一常数，吸收系数β是影响场强幅值的主要参数，它的值越大，场强变化就越大。吸收系数与电磁波频率和煤层的电阻率等电性参数有直接关系：在同一均匀煤层中，频率越高吸收系数就越大，电磁波穿透煤层距离就近；煤层电阻率越低，吸收系数也越大。
    煤层中断裂构造的界面，构造引起的煤层破碎带、煤层破坏软分层带以及富含水低电阻率带等都能对电磁波产生折射、反射和吸收，造成电磁波能量的损耗。如果发射源发射的电磁波穿越煤层途径中，存在断层、陷落柱、富含水带、顶板垮塌和富集水的采空区、冲刷、煤层产状变化带、煤层厚度变化和煤层破坏软分层带等地质异常体时，接收到的电磁波能量就会明显减弱，这就会形成透视阴影(异常区)。矿井电磁波透视技术，就是根据电磁波在煤层中的传播特性而研制的一种收、发电磁波的仪器和资料处理系统。
3 探测任务与施工设计方案
    本次勘探项目实施依据，严格按照以下中华人民共和国行业标准及有关要求执行：(1)《全球定位系统(GPS)测量规范》(2009)；(2)《物化探工程测量规程》(D2/T0153-95)；(3)《煤业资源勘探工程测量规程》(1987)；(4)《地球物理勘查图图式、图例及用色标准》(DZ/T 0069-93)；(5)甲方相关技术要求。
3.1 目的任务
    进一步查明8103回采工作面隐伏地质构造情况，提高采煤时地质构造对事故隐患预知性，从而为有效避免事故发生，减少煤业损失，增加安全系数提供保障。
3.2、观测方法
    无线电波透视仪的观测方法分为同步法和定点法。本次施工采用定点法。
3.3、设备及频率选定
    本次探测工作采用福州华虹智能科技股份有限公司研发的YDT88无线电波透视仪。该仪器工作稳定，探测范围广，操作方便，已经在山西、山东、安徽、甘肃、东办、川渝、贵州、云南等地区多个大型矿务局推广使用，是目前矿井物探仪器中比较成熟的一种物探设备。根据实际工作面的地质情况、工作面宽度等，有88KHz、158KHz、365KHz、965KHZ四种频率可选。8103工作面切巷宽度为135m，切巷到停采线长度为750m。经井下探测频率试验，选用穿透距离相对较大、精度较高的0.365MHz频率。
3.4、施工方法
    对8103工作面探测方法采用分辨率较高的定点扫描法进行探测。定点法就是发射机在一巷道相对固定，接收机在另一对应巷道一定范围内逐点接收其场强值的一种工作方法。布置测点前须对工作面有一定了解，如工作面的位置和平面形状、掘进中揭露的构造、煤层厚薄变化、瓦斯和含水等情况。8103工作面切巷宽度为135m，切巷到停采线长度为750m。布置测点间距通常为10m，发射点间距为50m。本次探测测点间距设定为10m，发射点间距为50m，每个发射点对应多个接收点。
    8103工作面共布置151个测点，其中运输巷道740m布置75个点、回风巷道750m布置76个点，28个发射点。提前一天标记点、一天采集数据，为了操作方便及保证数据的准确性，以切巷为基点，由里往外布点编号。其中，8103工作面运输顺槽，从开口开始标号，测点编号0～74；8103工作面回风顺槽，从开口开始标号，测点编号为0～75。具体测线布置方式如图2所示。 3.5、质量保证措施
    为了保证原始数据采集质量，在生产中采取一系列的技术保证措施：1)YDT88无线电波透视仪探测工作严格按照《煤矿安全规程》有关规定执行。2)详细了解探测任务，并根据探测任务，备齐仪器、器材。3)探测过程中，需要断电，要使仪器尽量远离水、尘等，保证仪器工作正常，探测资料准确，严格按照仪器使用说明书有关规定执行。4)探测线圈要严格按照施工设计方案的角度摆放，尽量远离金属、机电设备等，使探测资料准确可靠。5)布置工作之前收集测区的巷道布置情况和地质资料。6)确保测点位置记录准确无误。7)遵循电磁法探测应避免布置在强干扰源、强磁场及金属干扰物分布的地域的原则。8)原始记录整齐、规范。9)按试验结果确定的参数选择仪器因素，保证仪器正常运行，仪器班报填写齐全、清晰，特别是记录周围存在干扰情况。10)接收场强值波动异常时，进行重复观测。11)工作面无线电波透视时，对工作面两个巷道进行停电。
4 探测结果分析
4.1 电磁波探测数据分析与评价
    本次探测仪器工作稳定，接收数据较稳定，接收数据较完整。对工作面局部存在金属体干扰，但不影响观测结果的数据，进行了保留。从综合曲线图上可看出，该工作面大部分曲线完整，说明本次探测数据采集合格。
4.2 工作面探测成果
    从本次探测工作可以看出无线电波透视对8103回采工作面的异常区域有较好的反映，为不漏掉异常，经过计算机数据处理(吸收系数在0.001～0.029)，圈定1处较为集中的异常区，如图4所示，上部边界为8103工作面运输顺槽，下部边界为8103工作面回风顺槽。探测的异常区域主要是绿色以上(吸收系数大于0.014)的异常区域(部分结合实测曲线解释)，异常可能是煤层变化区域或构造(陷落柱、断层等)密集发育区域。
    第一异常区：位于8103工作面运输顺槽距开口360～720m，回风顺槽距开口400～730m，相对周围区域为明显的较大衰减。结合地质资料及数据综合分析，推测为断层、煤厚变薄、裂隙发育、岩性变化引起引起电磁波异常，局部瓦斯含量可能高，对回采有一定影响。
    综合描述：异常区衰减范围较集中，且衰减程度不是较大，结合地质情况和已揭露的地质构造来分析，此异常区电磁波衰减的主要因素是断层发育、裂隙发育、煤厚变化、岩性变化引起。希望对电磁波衰减异常区加强安全防范工作。
5 结论及建议
1)本次使用YDT88无线电波透视仪，采用0.365MHz频率，完全满足了山西煤运集团黄土坡煤业有限则任公司工作面的透视要求。由于山西煤运集团黄土坡煤业有限则任公司井田地质构造情况中等，建议对异常区域打钻验证，提前进行地质预报，同时做好安全防范工作，保障矿井安全生产。
2)本次无线电波透视共探测出一处异常区，从实际揭露情况，结合地质资料综合分析，推断为断层、煤厚、裂隙发育或岩性变化引起的场强异常衰减，范围如图4所示。
3)地质构造薄弱带和煤层变化带应力集中，利于水和瓦斯的积聚，建议矿方对异常区域探明情况，加强水文、瓦斯和矿压的监测，采取必要的安全保障措施，保证煤矿安全生产。
4)无线电波透视工作受外界干扰较大，为提高探测精度，需减少外界环境干扰因素。
5)无线电波透视作为一种矿井物探技术，还存在一定的局限性和多解性，需要地质与物探的综合分析。因此，建议矿方能够与我单位加强交流，将现场地质与物探理论紧密结合，以利于总结经验，提高无线电波透视的精确性。
6)由于地形影响等因素，本次测点布置可能与实际CAD标尺有差别，以井下实际布点为准。
本次工作面透视探测工受到矿方有关人员的积极配合、协助，在此表示衷心的感谢！
6 附图
图3 山西煤运集团黄土坡煤业有限则任公司8103工作面无线电波CT成果图 图4 山西煤运集团黄土坡煤业有限则任公司8103工作面无线电波CT成果图与CAD结合图 图5 山西煤运集团黄土坡煤业有限则任公司8103工作面无线电波透视综合曲线图 作者简介：
骆彬，男，安徽理工大学地球与环境学院，地质工程专业。福州华虹智能科技股份有限公司华北办事处主任工程师。