您现在的位置:
关键词：无线电波透视；电磁波；隐伏地质构造
1 引言
预先探明待采工作面中的隐伏构造以保证采煤工作的顺利进行是矿井地质工作中的重要任务；随着采煤机械化程度的提高，越来越要求在采前探明待采工作面内的异常构造(如陷落柱、断层、煤层变薄区等)，以便提前制定回采计划；只局限于传统的地质手段和方法已不能更好的适应现代化采煤的要求；针对这种情况，采用无线电波透视法对煤矿71005工作面内的隐伏地质构造进行探查，取得良好的效果。
2 无线电波透视法原理
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。
井下无线电波透视法一般在两巷道间进行，如在运输巷布置发射点，向煤层中发射某一频率的电磁波，在回风巷安置接收机观测电磁场场强H信号，电磁波在煤层传播中遇到介质电性变化时，电磁波被吸收或屏蔽，接收信号显著减弱或收不到有效信号，如沿巷道多点观测，则形成所谓的透视异常。
发射点和接收点可布置在运输巷、材料巷等易于通行和干扰小的地段。
井下观测方法有同步法和定点法两种方式。
同步法是发射天线和接收天线分别位于不同巷道中，同时等距离移动，逐点发射和接收，较少采用。如图1所示。
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。又称定点交汇法。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2所示。
观测基本步骤：
(1)在观测前，预先安排好观测约定时间顺序，列出时间表格，发射和接收各持一份；
(2)观测时，严格按时间表执行，发射机天线应平行巷道，悬持成多边形，应保持发射信号稳定；
(3)接收天线环面对准发射机的方向，即观测最大值方向。
3 应用实例
3.1 地质任务
利用矿井无线电波透视方法探查煤矿71005工作面内可能存在的隐伏陷落柱、断层及薄煤带等地质异常体赋存情况，圈定煤层中异常体的范围，为工作面回采提供参考依据。
3.2 地质概况
煤矿71005工作面位于西710采区；工作面西侧为西七采区皮带下山及西七采区轨道下山，东侧为F(1+2)逆断层，北侧为FD209断层，南侧为71001工作面。
根据已施工的巷道实测，工作面煤层赋存较稳定，煤厚1.0～4.0m平均厚度为2.7m。煤层倾角平均18°；施工巷道范围内存在断层Fz1、Fz2、Fz3、Fw1；断层具体参数如表1所述：
3.3 施工布置与数据采集
现场探测时，主要在71005工作面机巷和71005工作面风巷中进行，71005工作面机巷与71005工作面风巷分别布置测点数为37个与37个；工作面共布置94个测点、20个发射点；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7-13个接收点，如表2所示。
机巷发射、风巷接收：每个发射点发射时长预计3分钟，搬站时长预计1分钟，单巷发射完毕需40分钟；风巷发射，机巷接收：每个发射点发射时长预计3分钟，搬站时长预计1分钟，单巷发射完毕需40分钟；工作面两巷全部发射接收完成时长共80分钟。
根据工作面走向长，设计一天时间完成数据采集工作，为了操作方便及保证数据的准确性，71005工作面机巷从j2点退后6m开始布点编号，往切眼方向以次标为0-46#点；71005工作面风巷从s1点前22m开始布点编号，往切眼方向以次标为0-46#点，如图3所示。
3.4 采集数据评价
所采集数据实测场强值总体在30Db-65Db之间，最小值为20Db，背景测试值在2Db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，采集数据可靠(见图4)。
3.5 探测结果与分析解释
3.5.1 数据处理原则
本次无线电波透视法设备采集的数据用无线电波透视CT软件进行反演，反演结果以实测场强曲线图、实测场强分布图和SIRT法反演(CT成像)图表示。实测场强分布图中数值大小用不同色标值表示，其中暖(黄)色调为高场强值，冷(蓝)色调为相对低场强值；SIRT法反演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(黄)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。
3.5.2 探测结果
71005工作面无线电波透视SIRT反演吸收系数(CT)成像图，见图5，该图中吸收系数的强弱表明煤岩层介质的差异，图中蓝色色标表示强吸收系数值，其蓝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。
3.5.3 分析解释
根据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，见图6，本次探测区域内存在4处异常区，见表3；横坐标以71005风巷S1点前22米位置为原点，向切眼方向为正方向；纵坐标以71005风巷S1点前22米位置为原点，向71005工作面机巷方向为正方向。
表3 探测解释异常区特征分析
3.6 验证情况
4处异常区揭露验证，均为断层影响所致，其中1#异常区贯穿整个工作面，对回采影响较大。
4 结语
通过在煤矿71005工作面的探测应用，证明无线电波透视探测是一种行之有效的寻找地质异常体的探测方法，同其他方法相比，具有以下特点：
a) 探测方法简单，与钻探相比，探测费用大大降低；
b) 探测成果清晰直观，精度高，完全能够满足回采生产的技术要求；
因此无线电波透视法在工作面隐伏地质构造探测中具有广泛前景；同时，由于各矿地质条件的差异，应用过程中必须设置合理的探测参数，提高探测结果的准确性，为煤矿工作面的安全高效回采提供有力保障并带来更大的经济效益。
下一篇