坑透技术在同煤塔山煤矿中的应用研究

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1、第28卷第1期•3•坑透技术在同煤塔山煤矿中的应用研究李斌文(同煤大唐塔山煤矿有限公司，山西大同037001)摘要：工作面回采过程中地质异常体的出现，如断层、侵入岩、褶曲等，一直以来困扰着煤矿生产开采。这些异常体隐伏在工作面内，轻则会导致综采停止，重则停产搬家，影响矿井产量，造成巨大浪费。文章介绍了无线电波坑透技术的原理、测试方法、数据处理及分析方法，并通过在同煤塔山煤矿一盘区8106工作面的应用，圈定了异常区域，揭示了该工作面隐伏的小构造的位置，为工作面的采掘工作提供了有效的保障。关键词：坑透；地质构造；煤矿；预

2、测中图分类号：TD178文献标识码：A文章编号：TheapplicationofexploratorytechniqueinDatong-TashancoalmineLIBinwen(DatongTashancoalmineCo.,LTD,Datong,shanxi037001，China)Abstract：TheexistenceofGeologicabnormalbodyinworkingface,suchasfault,intrusiverock,fold,wasaconstantthreattocoalmi

3、neproduction.Itcouldnotonlycauseexcavatingworkstagnated,butalsoleadworkfaceremovedseriously.Thearticleshowedtechniquesofradio-wavelocator,testmethodanddataprocessingalgorithm.Byapplyingthemto8106workface,anomalouszonesandSmallconcealedstructurewasdefined.Andth

4、ereforetheregularoperationofexcavatingwasguaranteed.Keywords：Hollowthorough；Geologicstructure；Coalmine；Prediction第28卷第1期•3•1引言我国从20世纪70年代初期开始试验无线电波坑道透视法(简称坑透法)，80年代将层析成像技术引入坑透资料的处理中，形成无线电波坑透层析成像技术。近10多年来，该技术主要应用于煤矿并取得了令人满意的成果[1]。回采前坑透探测的主要目的是查明工作面内小构造的发育程度和煤层厚

5、度变化等情况[2]，在煤矿生产过程中，地质构造是影响煤矿生产效率的主要因素，如果可以提前了解工作面内部的煤厚变化及构造(断层)发育情况，为提前制定工作面改造方案提供科学依据，为工作面正常工作提供保障，从而避免了因工作面在不能正常回采时才进行盲目改造而造成误工误时，大大增加有效生产时间，最大限度地提高资源采出率[3-4]，是非常经济有效的一种物探手段。本文通过无线电波坑透仪在同煤塔山煤矿一盘区8106工作面的应用，圈定该工作面的异常区域,揭示了该工作面隐伏的小构造的位置，为工作面的采掘工作提供了有效的保障。2坑道透视

6、的基本原理2.1坑道透视法第28卷第1期•3•交替成层的含煤地层是非均匀介质，电磁波在含煤地层中传播可分解为垂直层理和平行层理方向，在垂直层理方向是非均匀介质，在同一煤层一定范围内平行层理方向上可近似认为是均匀的。采面巷道通常都是布置在同一煤层中，电磁波透视是在顺煤层的两巷道或两钻孔中进行，因此透视时的电磁波传播仍可利用均匀介质中的传播公式，假设辐射源(天线轴)中点O为原点，在近似均匀、各项同性煤层中，观测点P到O点的距离为r，P点的电磁波场强度Hp由下式表示：，式中：H0：发射功率和天线周围煤层的初始场强；β：煤

7、层对电磁波的吸收系数；r：P点到O点的直线距离(m)；f（θ）：—方向性因子；θ：是偶极子轴与观测点方向的夹角。在辐射条件不随时间变化时，H0是一常数，吸收系数β是影响场强幅值的主要参数，它的值越大，场强变化就越大。吸收系数与电磁波频率和煤层的电阻率等电性参数有直接关系：在同一均匀煤层中，频率越高吸收系数就越大，电磁波穿透煤层距离就近；煤层电阻率越低，吸收系数也越大。煤层中断裂构造的界面，构造引起的煤层破碎带、煤层破坏软分层带以及富含水低电阻率带等都能对电磁波产生折射、反射和吸收，造成电磁波能量的损耗。如果发射源发

8、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)。矿井电磁波透视技术，就是根据电磁波在煤层中的传播特性而研制的一种收、发电磁波的仪器和资料处理系统。2.2煤层与地质构造的地球物理特征根据塔山矿地层地球