无线电波坑透探测及机械钻探在煤矿的应用.pdf

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1、煤炭科技2014年第3期68COALSCIENCE&TECHN0LOGYMAGAZINENo．320l4文章编号：1008—3731(2014)03—0068—04无线电波坑透探测及机械钻探在煤矿的应用杨洪兴，唐睿(1．达州职业技术学院，四川达州635000；2川煤集团达竹公司，四川达州635000)摘要：针对金刚煤矿地质构造，提出了无线电波坑道透视探测及机械钻探相结合在井下3118综采工作面的应用，减少了工作面因盲目开采遇到陷落柱而被迫撤面带来的安全威胁和部分支架无法回撤带来的经济损失。关键词：无线电波；探测；机械钻探；工

2、作面；应用中图分类号：TD166文献标志码：B川煤集团达竹公司金刚煤矿位于四川省达州市层理方向上可近似认为是均匀的。电磁波透视是在石板镇境内，始建于1959年，1972年建成投产。该顺煤层的两巷道或两钻孑L中进行的。假设辐射源矿地质构造复杂，资源赋存条件差，自然灾害严重，(天线轴)中点O为原点，在近似均匀、各向同性煤层井田内岩溶陷落柱发育。自建井以来，在开采范围中，观测点P到O点的距离为r，P点的电磁波场强度内已发现岩溶陷落柱31个，严重影响工作面正常开由下式表示采，对工作面安全、生产影响较大。近年来，该矿坚—l臼He-Ho

3、e_}持安全发展、科技兴矿，在开采前预先采用无线电波式中：风为在一定的发射功率下天线周围煤层的初坑道透视(坑透)和机械钻探工作，探明地质构造，为始场强，A／m；fl为煤层对电磁波的吸收系数；R为P安全生产打下了良好基础。下面介绍无线电波坑道点到O点的直线距离，m；厂(0)为方向性因子，是偶透视(坑透)和机械钻探工作在该矿(以3118综采工极子轴与观测点方向的夹角，一般采用f(o)=sin0来作面为例)中的实践应用。计算。1无线电波坑道透视基本原理在辐射条件不随时间变化时，H。是一常数，吸收无线电波坑道透视用来探测顺煤层两煤巷

4、、两系数是影响场强幅值的主要参数，它的值越大，场强变化就越大。吸收系数同电磁波频率和煤层的电钻孔或煤巷与钻孔之间的各种地质构造异常体。发射机与接收机分别位于不同巷道或钻孑L中，同时做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；等距离移动，逐点发射和接收；或发射机在一定时间煤层电阻率越低，吸收系数也越大。内相对固定位置，接收机在一定范围内逐点观测其煤层中断裂构造的界面，构造引起的煤层破碎场强值。其原理如图1所示。带、煤层破坏软分层带及富含水低电阻率带等都能对电磁波产生折射、反射和

5、吸收，造成电磁波能量的损耗。如果发射源发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，接收到的电磁波图1无线电波坑道透视原理能量就会明显减弱，就会形成透视阴影(异常区)。含煤地层是非均匀介质，电磁波在含煤地层中矿井电磁波透视技术就是根据电磁波在煤层中的传传播可分解为垂直层理和平行层理方向，在垂直层播特性而研制的一种收、发电磁波的仪器和资料处理方向是非均匀介质，在同一煤层一定范围内平行理系统2014年第3其月杨洪兴等：无线电波

6、坑透探测及机械钻探在煤矿的应用69坑透仪的观测方法分为同步法(一对一)和定点出无线电波对3l18综采工作面的异常区域有较好法(一对多)。通常多采用定点法观测(见图2)。的反映，为不漏掉异常，经过计算机数据处理，场强衰减异常取为一l0dB，圈定4处较为集中的异常区，分别编号为异常区一、二、三、四(见图3)。异常可能是煤层变化区域或构造(陷落柱、断层等)密集发育区域。在整个异常带中，异常区二场强衰减值最大，范围最广。3l18风巷图2无线电波坑道透视布置2井下探测工作858075706560555U4540353U2520l5lU

7、52．1探测仪器和探测频率3118机巷图3金刚煤矿3118工作面无线电波坑透成果本次探测工作采用煤炭科学研究总院重庆研究异常区一：位于3ll8综采工作面风巷测点院生产的WKT—E型无线电波坑道透视仪。该仪器56o_一57O、机巷6l一69之问。该异常区相对周围煤工作稳定，探测范围广，操作方便，是目前矿井物探层来看是衰减较大的一个区域，场强衰减最大值仪器中比较成熟的一种物探设备。一15dB。推断可能为断层破碎异常带或裂隙较发育3118综采工作面顶板裂隙发育，充水来源为砂造成。岩裂隙水，煤层倾角平均7。左右，南北走向约857异常

8、区二：位于31l8综采工作面风巷测点m，倾斜长约195in，从工作面四周巷道揭露两条断542—551、机巷40—54之问。该异常区相对周围煤层：F。逆断层落差为0．63m，位于3118风巷到12点层来看是衰减最大、范围最广、数据偏小、异常区最前19m；F逆断层落差为1．15m，位于3118