无线电波透视仪探测工作面内地质异常体的应用_李燕.pdf

无线电波透视仪探测工作面内地质异常体的应用 李 燕 ，谢 举 ，田中宾 （山东省兖州市大统矿业有限公司 ，山东 济宁 272100 ） 摘要 精确的地质探测是矿山安全生产的必要条件，无线电波透视技术已发展成为一种新型的探 测方法。本文以杨庄煤矿 C9301 工作面为例， 讲述了无线电波透视技术的探测布置、 数据采集和结果 分析等， 在工作面地质异常体探测应用中取得良好效果。 关键词 地质 ； 透视 ； 异常 ； 探测 ； 分析 中图分类号 TD166文献标志码 A文章编号 1009-0797 （2020 ） 06-0086-03 Application of radio wave perspective instrument in detecting geological abnormal bodies in working face LI Yan , XIE Ju , TIAN Zhongbin （Shandong Yanzhou Datong Mining Co., Ltd , Jining 272100 ， China ） Abstract Accurate geological detection is a necessary condition for safety production of mine. Radio wave perspective technology has developed into a new detection . Taking the C9301 working face of Yangzhuang Coal Mine as an example, this text describes the detection arrangement, data acquisition and result analysis of radio wave perspective technology, which has achieved good results in the application of geological abnormal bodies detection in the working face. Key words geology ; perspective ; abnormal ; detect ; analyse 0引言 煤层工作面内的断层、 陷落柱、 煤层变薄区等 地质异常体，不但直接影响工作面快速推进回采， 还关系到矿井的安全生产， 因此各矿山企业一直致 力于提高地质探测的精度。近年来， 无线电波透视 技术在国内先进矿山企业得到了成功应用， 这种无 线电波透视技术 （也称坑透技术） 具有明显的透视 距离大和资料处理与解析快以及异常分辨率高的 特点， 同时兼备设备轻便、 工作效率高的优点， 为我 们提供了一条新的探测途径。 [1]实践证明， 无线电波 透视技术通过设计合理的布置形式可以有效地预 测工作面内的地质异常体[2]。 1概况 C9301 工作面为杨庄煤矿九采区首个充填开采 工作面， 工作面顺槽长 804.7m， 切眼长 84.7m。该工 作面部分位于已回采一分层的 9305、 9302、 9301、 9300 及 9303 工作面采动区域。C9301 工作面开采 煤层为二叠系山西组 3 层煤， 3 层煤为灰黑色， 以暗 煤为主， 夹亮煤条带， 块状， 贝壳状断口， 树脂光泽， 内生节理发育， 常夹黄铁矿及方解石薄膜， 煤质较 硬。煤层结构简单无分叉、 无尖灭现象， 局部发育有 夹矸， 煤层倾角 3～8， 平均 6。煤层普氏硬度系 数 f1.8。工作面实体煤， 煤厚约 8.5m； 已采一分层 部分， 剩余煤厚约 4.9m～6.3m； 局部受断层、 漏顶影 响煤厚可能变薄。根据附近已采面采掘揭露情况分 析， 工作面煤岩层总体为一向斜构造， 掘进期间仅 揭露一条落差 2m 的断层， 除此之外， 未揭露其它构 造。拟采用无线电波透视仪探测， 查明工作面已揭 露构造及隐伏构造在工作面内的发育情况。 2矿井无线电波透视探测 井下无线电波透视法是指在矿井下， 以固定频 率发射器发射的无线电波探测地质体， 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， 通过研 究各种无线电波透视异常， 从而进行地质异常体的 推断和解释[3]。 2.1探测布置 C9301 工作面最大宽度 85m、煤厚平均厚度约 6m，根据探测任务要求，本次探测使用型号为 YDT88 的矿用无线电波透视仪； 无线电波透视仪穿 透距离选用相对较小的 365kHz； 探测方法采用定点 法， 发射点距选用 50m， 接收点距选用 10m。C9301 工作面实际探测情况为 2018 年 11 月 29 日完成 C9301 工作面标点工作， 11 月 30 日进行频率试验 煤矿现代化2020 年第 6 期总第 159 期 86 ChaoXing 及数据采集。现场进行探测工作时， 每个发射点发 射时间为 3min，接收时间为 3min；搬站时间为 2min， 每个发射点工作循环为 2min。其中在运输顺 槽布置发射点 15 个， 接收数据 165 道； 轨道顺槽发 射点 15 个， 接收数据 165 道， 观测系统布置示意图 见图 1。 图 1C9301 工作面无线电波透视观测系统布置示意图 2.2探测保障措施 为保障无线电波透视施测质量， 杨庄煤矿采取 以下措施 1） 探测时间选择为工作面掘进贯通后， 已移除 掘进设备， 未安装回采设备， 此时准备和辅助工作少， 设备干扰少， 探测环境好， 可以取得较好的效果。 2） 探测过程中关停工作面所有动力电， 并进行 现场参数调试试验，兼顾信号强度和探测精度， 选 择合适频率。 3） 在探测前， 同步发射机、 接收机时间， 以确保 接收数据有效。 4） 在探测时， 采取移除和远离干扰设备 （电缆、 金属导体等 ） 的措施， 以减少人工导体对信号的干扰。 5） 现场详细记录每个测点的影响因素、 相对位 置等信息， 确保后期信号反演的准确性。 6） 探测过程中严格按照设计方案和操作规程 进行， 以达到探测效果。 2.3探测质量评价 综合来看， 现场干扰对本次数据质量的影响很 小， 探测仪工作稳定， 数据接收比较稳定且完整， 探 测数据有效。 3数据处理与结果分析 数据导出后，利用无线电波透视 CT 软件反演 采集的数据， 反演结果用实测场强曲线图和实测场 强分布图进行表示。 3.1实测场强曲线图 C9301 工作面实测场强曲线图见图 2，图中以 不同色标表示数值大小， 如暖 （黄） 色调表示高场强 值， 冷 （蓝） 色调表示相对低场强值， [4]由此可见 1） 在轨道顺槽接收的 2～12 号点区段为场强 相对低值区，说明这些区域无线电波透视能力弱， 工作面内煤岩层对无线电波的吸收系数值较强， 表 明面内煤层结构发生变化。 2） 在运输顺槽接收的 0～14 号点区段为场强 相对低值区，说明这些区域无线电波透视能力弱， 工作面内煤岩层对无线电波的吸收系数值较强， 表 明面内煤层结构发生变化。 图 2C9301 工作面无线电波透视实测场强曲线图 3.2实测场强分布图 C9301 工作面实测场强分布图见图 3，其中冷 色调越深表明其场强值越低， 即该段无线电波穿透 能力低， 为潜在的构造异常区。通过对比， 实测场强 分布图各段反映结果与实测场强曲线图结果基本 一致。 图 3C9301 工作面无线电波透视实测场强分布图 3.3探测结果 根据实测场强曲线图和实测场强分布图综合 分析， C9301 工作面探测出 1 个异常区， 异常区探测 结果见表 1。 表 1C9301 工作面异常区特征分析表 通过探测结果及已查明地质资料进行综合分 析， 本次 C9301 工作面探测出的 1 个异常区为巷道 揭露断层在工作面内的延展； C9301 工作面存在陷 落柱及其它地质异常体的可能性较小。 4结论 C9301 工作面作为杨庄煤矿首个高水充填开采 工作面， 各项安全措施要严格考虑到位。通过无线电 （下转第 90 页 ） 煤矿现代化2020 年第 6 期总第 159 期 异常 序号 异常位置 异常特征说明 影响 程度 轨道顺槽运输顺槽 异常 1 距轨道顺槽开 口 点80 ～ 120m处 距运输顺槽开 口点 40～80m 处 从异常区的信号特征形态可 以推断该巷道揭露断层异常 区贯穿 C9301 工作面。 较大 87 ChaoXing （上接第 87 页 ） 波透视探测获得该工作面的地质情况， 其中异常区域 会对工作面回采带来一定的影响， 由于无线电波透 视结果中异常选取为相对低场强值区， 在回采至异 常边缘时加强地质观测， 采取有效的安全措施。 并及 时对异常揭露情况进行编录， 同时做好顶板管理及 瓦斯监测等工作， 确保工作面安全高效回采。 参考文献 [1] 郑俊军.矿井无线电波坑道透视探测技术应用探讨[J].煤 炭与化工,2015,38 （1） 21- 27. 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