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某矿某工作面无线电波坑道透视探测报告
新闻作者:技术中心 谷伟  发布时间:2018-11-02  查看次数:  放大 缩小 默认
一、目的和任务
    某矿进一步探明22#煤层某回采工作面内隐伏地质构造情况,确保工作面安全回采,科学的指导生产,特开展无线电波坑道透视探测,利用YDT88井下无线电波坑道透视仪对某回采工作面内的断层、陷落柱及其他隐伏地质构造进行探查。
二、工作面概况
    22#煤层某回采工作面走向长2000-2300米,倾向长230米,工作面设计为弧形转采工作面。两顺槽及切眼在掘进过程中共计揭露断层29条,褶曲1条。根据地面三维地震勘探、坑透及钻探验证成果、矿井生产地质报告及相邻南延辅运大巷与两顺槽掘进期间实际揭露、实际探测情况综合分析推断,工作面在回采过程中地质条件中等,断层较发育,局部地段受褶曲影响。
1、断层情况
    工作面内共计发育有8条断层,掘进期间揭露点为29个,其中有4条为三维地震解释断层,均已实际揭露验证,为可靠断层。工作面所有断层揭露点均为正断层,落差在0-5米间。断层走向可分两组,一组为北西向,一组为北东向。其中北西向最为发育。北东向多属压性、压扭性断层,一般不导水;北西向为张性结构断层,易导水。揭露的断层中大都发育有宽度不等的断层带,断层带充填物为断层泥、煤、方解石等。根据实际揭露情况推测,工作面在回采过程中,F127、F128、F129、f15、f19、f11断层具有导水性,且采位200-500米受向斜构造影响,断层发育,富水性强,掘进期间出现涌水、淋水现象。
2、褶曲情况
    回采工作面自西向东呈一上山缓坡,工作面内部存在一组向斜构造,位于采位200-500m,轴向北西转向南西,向西倾伏,其轴部为一弧形,总长3220m。向斜轴部附近小型断层较发育,断层F127、F128、F129均为向斜轴部产生断层,由于应力集中,向斜轴部在脆性岩层中节理裂隙较为发育,且具有良好的储水条件,该区域太原组砂岩含水层富水性强,通过断层、裂隙导入工作面,致使掘进期间工作面涌水量较大。在回采期间,工作面受该向斜影响,可能揭露较多小型断层、裂隙,并伴有导水、工作面涌水量增大等现象。
3、根据目前勘探分析成果显示,工作面无陷落柱、剥蚀等其它地质构造。
4、工作面煤层赋存稳定,采位200-500米煤层厚度约11-12米;采位1400-1800米段煤层呈变厚趋势,厚度约12-14米。工作面煤层坡度较小,总体上回风顺槽高于运输顺槽一侧,两巷高差平均约8-10米,工作面平均坡度2°。

图2-1 某回采工作面示意图
5、工作面上覆地表情况
    工作面自切眼100-400米范围内地面存在1条河沟、3处建筑物(地面养殖场1处、砖房1处、水井房1处)、地面水井2口(浅水井1口、深水井1口)、地面。
三、井下探测工作
1、测点布置
    基于工作面具体情况,考虑工件面的位置和平面形状、掘进中揭露的构造、煤层厚薄变化和含水等情况,发射机不便频繁移动。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。
    首先对某工作面回风顺槽及运输顺槽分别进行标点,为无线电波透视的发射与接收提供准确的位置。本次探测布置接收点间距为10m,发射点间距为50m,每一个发射点发射对应11个接收点接收。
    某工作面无线电波透视在运输顺槽和回风顺槽之间进行,共布置462个测点,92个发射点。其中,某工作面运输顺槽测点编号为:3~233#;某工作面回风顺槽测点编号为:2~234#。点号均是从停采线开始,往切眼巷方向增大。其中运输巷135-155号点重合于拐点位置,如图4-1所示。

图4-1 无线电波坑道透视布置示意图
2、探测条件及频率测试
    分别选用88KHz、158KHz和965KHz的频率对工作面进行无线电波透视探测试验。当工作面断电时,测试的背景值都<5dB。选用158KHz频率电磁波试验时,测量值为40~50dB,认为该频率电磁波信号能有效地穿透工作面煤层;故采用158KHz频率的电磁波进行工作面的无线电波透视探测。
    当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)。
3、探测方法
    探测方法采用分辨率较高的定点扫描法进行探测。发射机固定于发射点,发射点间距50m,接收机在另一对应巷道前后各50m范围内以10m接收点间距逐点接收其场强值。在工作面转弯位置,运输巷135-155号点重合,按照下表(观测系统布置表)采集表采样数据。

四、探测结果分析
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,接收数据完整。对工作面局部存在电机干扰,但是不影响观测结果的数据,进行了数据保留。从附图1数据曲线图上可看出,采集数据变化平缓,不存在畸变点和数据偏低的情况,说明本次探测采集数据质量较高。
2、某工作面探测成果
    从本次探测工作可以看出无线电波对某工作面的异常区域有较好的反映,探测的异常区域为较为明显的蓝色区域。1号异常区呈带状分布,宽约10m,其中在运输顺槽位置为3~10测点之间,回风顺槽位置为2~10测点之间;2号异常区呈带状分布,宽约250m,其中在运输顺槽位置为40~65测点之间,回风顺槽位置为35~73测点之间;3号异常区呈带状分布,宽约180m,其中在运输顺槽位置为87~88测点之间,回风顺槽位置为78~96测点之间;4号异常区呈带状分布,宽约60m,其中在运输顺槽位置为104~110测点之间,回风顺槽位置为104~110测点之间。异常区场强衰减在37~-40dB。
    结合地质资料,推断1号异常可能是掘进过程揭露断层F110使工作面煤层底板破碎所致;2号异常可能是掘进过程揭露断层F117断层使工作面煤层底板破碎所致和附近C702钻孔影响所致,还有就是附近的支护钢梁对数据采集有一定的影响;3号异常可能是掘进过程揭露断层F118断层使工作面煤层底板破碎所致;4号异常可能是附近的水坑影响所致。此外,数据采集现场存在皮带支架、机械设备等金属物,这对数据采集有一定的干扰。此外,水仓、设备堆积影响了接收端数据采集速度,影响了个别发射点的数据接收,对数据采集质量有一定的影响。
五、附图
附图1 某矿某工作面坑道无线电波透视数据曲线图
附图2 某矿某工作面坑道无线电波透视成果图
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