无线电波透视CT 探测技术在薛虎沟矿2-105 工作面的应用

2020-11-13李文浩

山西冶金 2020年5期

李文浩

（霍州煤电集团河津杜家沟煤业有限责任公司，山西霍州 031400）

霍州煤电集团薛虎沟矿（全文简称薛虎沟矿）位于河津市下化乡木家岭村东北，立柱岭村西北部，东距河津市10 km，井田位于吕梁山脉南缘，临汾盆地的西南山地，汾河、黄河交汇的三角地带，井田总体地势为东部高，西部低，相对高差345.0 m，属低山区。井田范围呈不规则多边形，井田东西宽4.5 km，南北长4.6 km，面积9.8 km2。批采2号、10号煤层，生产规模为60 万t/a。开采深度：由840m至600 m标高。受区域构造的影响，井田总体为一褶曲构造，区内发育有S1 向斜、S2 背斜，地层倾角平缓，一般2°～10°。2号煤层属厚煤层，其可采性指数为1、厚度变异系数为12.33%，属赋煤区稳定可采煤层。采用综采一次性采全高的采煤方法, 顶板管理采用全部垮落法。

薛虎沟矿为探明2-105 工作面所开采的2号煤层发育及隐伏构造发育情况，标定可能存在安全隐患的地质因素，避免发生无计划揭露煤层变薄及隐伏构造导水引发透水事故，以2-105 回采工作面为工程基础，利用无线电波透视法对工作面内的构造进行探测，保证2-105 工作面的回采安全。

1 2-105 工作面概况

目前，2-105 工作面主要开采2号煤层，工作面长度为150 m，采高3.05 m。该煤层在井田内分布有大片剥蚀无煤区，赋存区内煤层厚3.24～4.80 m，平均3.90 m。煤层倾角大部分为2°～10°，平均倾角5°，为缓倾斜煤层。煤层顶板为泥岩、砂质泥岩，底板为砂质泥岩、粉砂岩。2号煤层顶板为泥岩、砂质泥岩，较为稳定，老顶为中细砂岩，稳定性较好，底板为粉砂岩或砂质泥岩，较为稳定，下伏的细砂岩，较致密。2号煤层顶板为砂质泥岩：抗压强度25.1 MPa，单向抗拉强度为0.80 MPa，岩石坚硬程度属中硬；底板为砂质泥岩：抗压强度83.9 MPa，单向抗拉强度为5.3 MPa，岩石坚硬程度属坚硬。

井田总体为一褶曲构造，地层倾角平缓，仅在井田东部露头附近较陡；共发现2 条正断层，且均位于井田东部边界附近；无陷落柱和岩浆岩侵入现象。2号煤层赋存于井田的中东部，可采范围呈北东展布，可采面积占井田面积的59%，井田内有39个钻孔见煤点可采，煤厚变异系数为92%，煤层自然厚度010.20 m，平均1.75 m，结构较简单，一般含1～2 层夹矸，为不稳定煤层。根据工作面巷道揭露情况，2-105 工作面预计工作面会出现局部煤层变薄现象。

2 无线电波透视法的应用

2.1 探测时间及频率

本次探测工作于2019年5月开始施工，采用北京华安奥特科技股份有限公司生产的WKT 矿用本安型坑道透视仪，对2-105 工作面内的断层、陷落柱、煤层变薄区等地质构造发育情况进行无线电波坑道透视工作。经过现场调试，本次坑透探测工作采用460.8 kHz 的探测频率。

2.2 探测方案

2.2.1 探测点布置

2-105工作面采用定点交汇法进行无线电波透视探测，测点自外向切眼方向布置，测点距10 m，探测走向长400 m。发射接收时采用定点观测系统，即在工作面一巷发射，在对面巷道中扇形接收数据，其中在201 巷共布置9个发射点，对应每个发射点203 巷接收11个实测场强值；交换发射接收机位置以后，在203 巷布置9个发射点，对应每个发射点在在201 巷接收11个实测场强值，无线电波坑道透视定点法发射与接收范围如图1 所示。

2.2.2 施工技术措施

1）在井下施工前，预先安排好观测约定时间顺序，列出对应时间表格，发射人员和接收人员各持一份。

2）本次坑透范围是2-105 工作面区域内，分别在203 巷和201 巷槽靠工作面内，每10m做一个点标记;采用定点发，接收点相对发射点呈扇形布设。

3）采用分次循环工作方式，第一次在201 巷发射，203 巷接收；当完成一条巷道的坑透工作后，交换发射和接收位置，在203 巷发射，201 巷接收。

4）观测时，严格按预先安排好观测时间表执行，发射机天线必须平行巷道，悬持成多边形，保持发射信号稳定。

5）接收天线环面对准观测最大值方向，即发射机的方向。

3 探测结果分析

本次探测设备采用华安奥特（北京）科技股份有限公司生产的WKT 矿用本安型无线电波坑道透视仪，通过配套的分析软件，将数据进行处理成图，对工作面相关地质构造做出合理推断及解释。坑透无线电波吸收系数成果如图2 所示。由图2 看出，对地质构造破坏等造成的软分层有较好的反应。综合分析，得出2-105 工作面电磁波探测成果图。