电磁波透视在综采工作面的应用

2018-10-21高伟

中国化工贸易·中旬刊 2018年10期

高伟

摘要：为了研究4#煤综采工作面内地质构造，对其工作面进行无线电波坑透探测，本次4#煤综采工作面的透视达到了预期效果，预测了4#煤综采工作面内异常区影响的大致范围。结果表明：4#煤综采（大）工作面内的3号异常区，位于12～20号测定之间，该地段推测可能有采动破坏，回采时应特别注意，确保工作面安全开采。

关键词：电磁波透视;地质构造;探测;异常区

电磁波透视是用来探测顺煤层两煤巷之间的各种地质构造等异常体，主要应用在探测：地质构造破坏软分层带、瓦斯富集带等瓦斯灾害区;直径10～15m以上的陷落柱;大于二分之一煤厚的断层;富含水带;顶板垮塌或富集水的采空区;煤层厚度、夹矸以及产状变化带等[1]。

1 综采工作面概况

4#煤综采工作面地面为山地斜坡及沟谷，工作面南部60m处有李家山村庄，有供电线路通过。该工作面井下位于矿井田南部，地面标高为1700～1886m，回采标高1615～1659m。老顶：一般为中、细粒砂岩，厚度变化较大。直接顶板：岩性主要为泥岩、砂质泥岩，局部为粉砂岩、粒砂岩，厚度及岩相变化较大。属于不稳定伪顶：岩性为泥岩，黑色，薄层状，厚度0.00～0.50m，属软岩。4#煤：平均厚度4.79m左右，灰黑色，沥青光泽为主，无内生裂隙，均一结构，属半暗型煤，致密块状构造。直接底板：岩性为泥岩、砂质泥岩及粉砂岩等，厚度及岩相变化较大。老底：主要为粗、中、细粒砂岩，厚度及岩相变化较大。该采面从两顺槽掘进实际揭露情况看，地质构造相对简单，在掘进过程中未发现陷落柱及落差较大断层。本次坑透任务为了查明工作面内陷落柱发育情况以及工作面内落差大于1m的断层发育情况。

2 电磁波透视布置

探测方法采用分辨率较高的定点扫描法进行探测。定点法就是发射机相对固定，接收机在另一对应巷道一定范围内逐点接收其场强值的一种工作方法[2]。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。可见，矿井电磁波透视技术在探测矿井采面和顺煤层两钻孔之间、两石门之间内的地质异常体及瓦斯灾害区是有理论依据的，是完全可行的[3-4]。

无线电波坑道透视布置如图2所示。4#煤综采工作面实际布置发射点24个（材料巷12个，皮带运输巷7个），发射点间距30m，每个发射点接收点间间距为10m，每个发射点对应接收点数15个，共计360个接收点。其工作观测方式示意图见图1。

探测条件：探测时巷道电缆未停电，对管路、电缆和轨道等导体未作任何处理。实际探测：对4#煤综采工作面进行了井下坑透探测，探测时，先按事先设计测点布置图，将测点标在井下实际巷道上，然后按计划好的探测顺序和时间进行探测，测点布好后工作时安排六个人，两人发射，三人接收，一人记录。每个发射点发射5分钟，接收3分钟，换发射点2分钟，探测移动速度约50m/min，每个发射点实际接收11个值。考虑到工作面实际斜长约50-100m，坑道透视频率选用0.365MHz。

3 电磁波透视探测资料分析

3.1 参数选取

通过对4#煤综采工作面坑道透视数据的处理分析，得到以下参数：

H0=120dB

β=-0.45dB/m

r max=220～270m

式中：H0-初始场强（dB）;β-吸收系数（dB/m）;r max-最大透视距离（m）。

3.2 电磁波探测数据评价与分析

本次试验接收数据完整，从综合曲线图上可看出，曲线完整，只有少许锯齿状干扰，接收数据稳定，仪器工作稳定。井下不发射时，接收机接收值在8～12dB之间跳动，说明背景值低、噪音小，仪器抗干扰能力强，少许锯齿状干扰是由于巷道中，多条电缆、水管、气管影响。

本次探测，从层析成像成果图（图2）上看对地质构造破坏等造成的软分层有较好的反应，共圈定出两处异常区，具体分析如下：

1号异常区：位于4#煤综采（小）工作面内6～9号测定之间（已皮带运输巷测点为准），物性特征明显，推测为211回风上山已揭露的两条断层影响，断层落差约为1.2m，向工作面内延伸30m左右，对工作面回采影响较小。

2号异常区：位于4#煤综采（小）工作面内0～3号测定之间（已皮带运输巷测点为准），物性特征明显，推测为疑似采动破坏异常区，范围小对工作面回采有一定影响。