无线电波透视法在鹤壁矿区工作面采前探测中的应用.pdf

1 9 9 7 年第 1 期 矿 井 地 质 总第 l 7 期 一 _丁 i f 无 线 电 波 透 视 法 在 鹤 壁 矿 区 工 作 面 采前 探 测 中 的 应 用 垂 葵 塑 佃‰ l 鹤壁矿务局地测处 摘要 无线电波透视技术是煤矿工作面采前预测的有效物探手段之一。 该技术通过在鹞 壁矿区的实际应用， 在探刹工作面内小断层、 薄{ 巢 带厦陷落柱等地质异常方面取得了良 好 曲效果。 关键词 无线电激 建视法 1 引言 在煤矿开采过程中， 超前地质预报是 长期以来矿井地质工作的主要难题之一， 也是加强煤矿安全生产， 预防灾害事故的 攻关课题。工作面常因不可预见的地质异 常 特别是小断层、 薄煤带等 存在丽影响 正常生产， 同时也带来了不安全的隐患。 因 此， 在工作面回采前迫切需要用经济、 迅速 的钫探手段来探明异常体的赋存状态， 从 而指导生产。 在鹤壁矿区， 我们利用坑道无 线电波透视技术 以下简称坑透法 进行工 作面采前的地质异常 小断层、 薄煤带、 陷 落柱等 预测， 取得了良好的效果。 2 技术原理及工作方法 2 ． 1 技术原理 坑透法是根据电磁波在地下岩层中传 播时， 由于各种岩层和煤层的电性 电阻率 P 、 介电常数 e 不同， 它们对电磁波的吸收 鹳 的 一⋯的地 不一致的原理， 来揉测回采工作面内的地 t 庄稼工程师河南省鹤壁市 邮编4 5 8 0 0 0 质异常体 当在回采工作面的一侧向另一 侧发射电磁波， 若其间存在着低于煤层电 阻率的地质构造时， 电磁波能量就会被吸 收或完全屏蔽， 使信号显著减弱或收不到， 形成一个“ 阴影区” 。交换发射机与接收机 的位置， 测得同一个异常体的“ 明影区” ， 即 为所要探测的异常体位置 或范围 。 2 ． 2 工作方法 在实际工作中， 常用的工作方法是定 点法观测。这种方法速度’陕、 效率高、 解释 简便。其基本方法是将发射机与接收机分 别置于不同巷道 一般为上顺槽和下瓶 槽 ， 以一定的点距在一定时间内定点发 射， 接收机在一定范围内逐点进行观测， 接 收到一组磁场强度参数。当一条巷道观测 完毕后， 交换发射机和接收机的位置， 重复 进行上述定点观测 通过采集到的每组磁 场强度值， 经处理得到相应的场强衰减参 数值 H 一日 ， 并用平面交会法圈 定出衰减区域， 从而确定出透视异常体所 维普资讯 盂线电被透视挂在娉壁矿区工作面采前撵 中的应用 5 7 在的范围和部位 3 应用实例 3 ． 1 矿区地喷 概况及物性特征 鹤壁矿区位于河南省的北部， 肩安阳 鹤壁煤硼， 主采二叠系山西组底部的 2 - 煤层， 煤层厚度一般为6 ～8 m， 煤种为 瘦煤或贫煤 其煤层顶底板为泥岩， 砂质泥 岩或砂岩， 横向上岩性变化不大， 其电性特 征明显区别于煤层 表1 。由于煤层的视 电阻率明显高于围岩， 因此当煤层中存在 有构造异常体时， 就破坏了煤层在横向上 的电性均一， 为坑透创造了良好的电性基 础。 表 1 鹤壁矿区 2 - 煤及围岩视电阻率统计表 岩 性 视电阻率 0 m 2 。 煤层 泥岩、 砂质泥岩 顶底板 中粒砂岩 顶板 2 6 2 5 2 1 4 l 3 ． 2 应用效果 在鹤壁矿区共坑透了9个回采工作 面， 探测出异常区3 7 个， 经开采验证与坑 透资辩相吻合的异常体 2 7 个， 探测准确率 为 7 3 。现仅 以九矿 2 0 0 5 1工作面和 2 0 0 2 1 工作面分别采用wK TI型坑透 仪和wK T I 型坑透仪在探测工作面内 陷落柱、 小断层及薄煤带方面的应用效果。 离 H 曲线 坑透推测异常带 宴见路落柱 实见断层 测点 测点 图1 鹤壁九矿2 0 0 5 1 工作面坑透成果图 3 - 2 l 2 0 0 5 1 工作面陷落柱及小断层的 2 0 0 5 1 工作面， 煤层厚度 5 ． 6 m， 含薄 探测 层夹矸 1 ～2 层 分别为0 ． 0 5 r a 和 0 ． 1 m 。 维普资讯 5 8 矿 井 地 质 该工作面在沿顶板回采 4 ～8 m时遇到岩 石 _被近停产， 经地质人员分析可能为陷落 柱， 于是决定利用坑透的方法来确定前方 是 i 煎陷落柱以及发育的范围。由 于该工 作急午恢复生产， 我们仅在停采面前方布 设了两个发射点， 采用定点法观测，接收 点距为 l o re 根据下 5 号发射点的坑透综合曲线特 征分析， 接收点 6 ～1 2 号问电磁波吸收强 烈， 实铡场强曲线呈“ V” 字型， 显示出陷落 柱特征， 而接收点 1 2 1 8 号问曲线特征呈 断层异常反应； 上l 2 号发射点综合场强曲 线上陷落柱异常特征不明显． 分析 5 号接 收点为陷落与断层的分界处。 由此， 结合工 作面实际揭露的情况， 圈定了陷落柱的范 围和断， 丢 的位置。 根据坑透结果， 九矿重新 开掘切眼， 绕开了陷落柱。经开采证实， 陷 落柱的范围和断层的位置与探测的结果基 图2 鹤壁九矿2 0 0 2 1 工作面坑透成果图 一 星 昂 一 维普资讯 无线电披透祝法在培壁矿区工作面采前探铡中的应用 5 9 本相符 图 1 ， 从而保证了该工作面 的顺利开采。 3 ． 2 ． 2 2 0 0 2 1 工作面小断层及薄煤带探 测 九矿 2 0 2 1 工作面， 煤层厚度6 ． 5 S in， 煤层结构为5 ． 6 5 0 ． 2 8 0 ． 6 0 m， 工作面走 向长度3 4 1 m， 倾斜宽1 4 4 m， 顶板为砂质泥 岩， 底板为泥岩。 该工作面采用wK T一Ⅱ 型坑透仪， 定点法测量， 上顺槽和下顺槽均 分别布设发射点7 个。 发射点距5 O 血， 观测 点距 l o re。 资料整理采用尸 c一1 5 0 0 微机资料处 理软件程序进行数据编辑， 首先用迭代回 归法进行处哩， 并结合地质构造条件， 优选 出用于常数代人法的 。 值和 卢值， 进而 对各剖面应用常数代入法处理， 并绘制出 透视综合曲线图， 在资料解释上， 根据工作 经验， 当衰减系数 小于零时即可认为是 进入了异常区， 从而通过坑透综合场强曲 线， 在该工作面内圈定出了两个异常区 图 2 。 1 异常区 由上 1 3 号、 1 8 号和下 1 3 号发射点交会圈定， 解释为一条平行于工 作面走向、 落差1 ／ 4 煤厚的断层异常。 通 过实际揭露证实， 该异常为一条平行工作 面走向的正断层， 落差 1 ． 3 ～1 ． 5 m； 与之相 距 l O re、 平行走向还存在一窄条状煤层变 薄带 顶板凹陷 ， 凹陷高度约l m左右。 总 体位置与长度同坑透结果基本吻合。 2 异常区 由上 1 8 号、 2 3号、 2 8 号、 3 3号和下 1 8号、 2 3 号、 2 7 号发射点共同 交会圈定。 解释出一平行工作面走向、 小于 1 ／ 4 煤厚的异常带。 经开采证实， 为一条与 工作面平行的薄煤带 顶板凹陷 ， 凹陷高 度 0 ． 3 ～1 ． 5 m， 位置与长度同坑透揉测结 果基本吻合。 4 结论 通过鹤壁矿区 9 个工作面的坑透工 作， 我们认为坑透技术是探测采煤工作面 陷落柱、 断层、 薄煤带等地质异常的一种有 效方法。 在鹤壁矿区， 当衰减系数1 0 时， 即可推断有异常体存在； 在条件较好的情 况下， 能够反映出落差大于 0 ． 5 m的小断 层 或地质异常体 ， 一般情况下落差大于 l m的断层 或地质异常体 在曲线上能够 较好地显示， 对于陷落柱则更有明显反映。 参考文献 1 曾方禄等． 元线电波透视技术在大柳塔矿的 应甩． 煤田地质与勘探． 1 9 9 5 4 ． ． 6 0 --6 1 2 储绍良 ． 矿井物探应甩． 北京r 煤炭工业出版 社 ， 1 9 9 5 维普资讯