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| 无线电波透视法在界沟矿8220工作面的应用 |
摘 要：复杂的地质构造一直是影响界沟矿8220工作面煤炭开采的重要因素，同时也为煤矿带来了许多无法预知的灾害。为了安全高效的进行煤矿开采，我司华东办事处张兵兵应用本公司生产的YDT88无线电波透视仪，对该工作面进行了探测。
关键词：无线电波探测；陷落柱；断层；
1 地质概况与任务
1.1 地质概况
8220工作面是东一采区82煤层首采面，属缩小防水煤柱上提开采工作面，上部为82煤层露头防水煤岩柱，西为采区上山保护煤柱，东为DF11断层保护煤柱，下部为8221工作面(尚未掘进)。走向长910m，倾斜长60～140m，面积100900㎡，煤层倾角15～18°，平均16°，揭露煤层平均厚度2.3m左右，可采储量29.8万吨。
8220工作面水文地质复杂，上距“四含”33.7m，留防砂煤岩柱。
1.2 探测任务
为了进一步探查8220回采工作面内地质构造和其它地质异常体的赋存情况，为该回采工作面安全、高效回采提供有效的技术依据，采用无线电波透视技术进行探测。
2 无线电波透视法简介
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 使用仪器及工作频率
地下电磁波衰减的透射异常区(“阴影”区)并非单由一次场的吸收所形成的，而且还受很多其它因素的影响。如感应二次场引起的干涉、煤层(或岩层)的不均匀性和各向异性、直达波、巷道的反射及漫反射波，以及煤层顶底板的围岩波等。所以观测场强值可能是几种波的综合值。结果使“阴影”变得模糊，以至于不能准确判定异常体位置，因此，选择最佳工作频率是很关键的。频率过高，即使是高阻的岩石也会产生明显的吸收作用，结果很可能不能突出要寻找的地质异常体的“阴影”区。而地质异常体的围岩却形成了“阴影”区；如果频率过低，则由于一次绕射作用，使得要寻找的地质异常体可能被掩盖。为了得到明显的“阴影”区，必须选择最佳的工作频率。
本次无线电波透视工作采用YDT88型无线电波坑道透视仪，发射机和接收机为矿用本质安全型。YDT88型无线电波坑道透视仪采用158KHZ。
2.3 仪器设备
本次勘探使用YDT88型矿用无线电波坑道透视仪，YDT88矿用无线电波透视仪是由福州华虹智能科技开发有限公司联合相关高校院所，引进先进的数字通信调制、高速采集、嵌入式系统等技术开发完成的新一代无线电波透视仪。该仪器具有轻便灵活、智能高效、透视距大、抗干扰能力强、续航时间长等特点。同时基于仪器所形成的“一发双收”“一发一收”等现场工作方法，极大提高现场施工效率和探查精度。图2-1为YDT88矿用无线电波透视仪系统组成图。
 图2-1 YDT88矿用无线电波透视仪系统组成图
现场数据采集于2015年7月15日完成。在8220工作面机巷共布置18个发射点，对每个发射点在8220面回风巷接收11个实测场强值；在8220回风巷布置18个发射点，对每个发射点在8220面机巷接收11个实测场强值。其中发射点间距为50m，接收点间距10m。
3.1 现场观测系统布置
根据探测目的和现场实际情况，本次探测工作主要在8220工作面自切眼往外950m，倾向长度平均约60-140m。采用无线电波透视技术在机巷、回风巷内分别发射和接收。现场布置图如图3-1所示。
 图3-1 现场布置图
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.本次坑透工作在采面内采用一发一收，每10m一个接收点，即一个物理测点，每50m布设一个发射点。
2.对应每个发射点，在另一巷的扇形对称区间接收11个点，以确保面内各物理测点有两次以上的覆盖。
3.天线离开电缆0.5m以上。
4.检查点不少于5%。
本次数据采集严格按照计划施工，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，检查点不少于5%的要求，原始资料质量准确可靠。
本次所采集数据实测场强值由于工作面不规则总体上在20～55db、55～75db，最小值15db。从实测数值来看，背景测试值在4db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。
4 探测结果
本次坑透仪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(图4-1)、实测场强分布图(图4-2)和SIRT法反演(CT成像)图(图4-3)表示，由于8220工作面为不规则形，需结合以上3图综合分析探测结果。
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。
4.1 无线电波透视实测场强值曲线图
YDT88坑透仪探测实测场强曲线图见图4-1，由于8220工作面为不规则形，实测场强需结合场强分布图、SIRT反演系数图综合分析。
 回风巷实测场强曲线图  机巷实测场强曲线图 图4-1 实测场强曲线图
YDT88矿用无线电波透视仪实测场强分布图，见图4-2，由于8220工作面为不规则形，实测场强分布图需要结合SIRT反演系数图综合分析。
 图4-2 YDT88矿用无线电波透视仪场强分布图
YDT88矿用无线电波透视仪SIRT反演吸收系数(CT)成像图，见图4-3，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。
 图4-3 SIRT反演吸收系数(CT)成像图
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图4-2、4-3所示，本次探测区域内存在5处异常区。横坐标以8220机巷FC5#点为原点，向切眼方向为正方向；纵坐标以8220机巷FC5#点为原点，向8220风巷方向为正方向。
据实测场强值变化特征和SIRT反演吸收系数(CT成像）图综合分析，本次探测区域内存在5个异常区。具体如表5-1所示。
表5-1 探测解释异常区特征分析 
作者介绍：
张兵兵，男，1991年6月10日，出生于安徽阜阳，2014年7月毕业于安徽理工大学地质工程专业，并获得学士学位。现于福州华虹智能科技股份有限公司华东办事处从事矿井物探技术工作。
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