無線電波透視方案設(shè)計(jì)

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1、王晁煤礦20111工作面無線電波透視勘探方案設(shè)計(jì)2010-11-15目錄1工程概況12無線電波透視法探測(cè)方法及原理12.1無線電波透視法基本原理12.2無線電波透視方法12.2.1透視工作方法12.2.2使用儀器及工作頻率22.3資料整理與解釋32.3.1場強(qiáng)對(duì)比法32.3.2CT成像法33施工布置與數(shù)據(jù)采集53.1施工條件要求53.2發(fā)射點(diǎn)設(shè)計(jì)54工程預(yù)算5附圖1無線電波透視測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)圖6181工程概況20111工作面退尺長約820m，面寬為140m。本次采用無線電波透視CT成像法來探測(cè)工作面內(nèi)地質(zhì)異常區(qū)的賦存情況。主要內(nèi)容為：（1）查明巷道揭露落差大于1.0m斷層的延展情況；（2）巷

2、道揭露煤層變薄區(qū)(M<1.0m)的延展情況；（3）查明工作面內(nèi)影響程度H>1.0m隱伏地質(zhì)異常體影響范圍。2無線電波透視法探測(cè)方法及原理2.1無線電波透視法基本原理電磁波在地下巖層中傳播時(shí)，由于各種巖、礦石電性的不同，它們對(duì)電磁波能量吸收不同，低阻巖層對(duì)電磁波具有較強(qiáng)的吸收作用，當(dāng)波前進(jìn)方向遇到斷裂構(gòu)造所出現(xiàn)的界面時(shí)，電磁波將在界面上產(chǎn)生反射和折射作用，也造成能量的損耗。因此，在礦井下，電磁波穿過煤層途中遇到斷層、陷落柱或其它構(gòu)造時(shí)，波能量被吸收或完全被屏蔽，則在接收巷道收到微弱信號(hào)或收不到透射信號(hào)，形成所謂的透視異常。研究采區(qū)煤層、各種構(gòu)造及地質(zhì)體對(duì)電磁波的影響所造成的各種無線電波透

3、視異常，從而進(jìn)行地質(zhì)推斷和解釋。2.2無線電波透視方法2.2.1透視工作方法井下坑透法一般在兩巷道間進(jìn)行，如在回風(fēng)巷布置發(fā)射點(diǎn)，向煤層中發(fā)射某一頻率的電磁波，在運(yùn)輸巷安置接收機(jī)觀測(cè)電磁場場強(qiáng)H信號(hào)，電磁波在煤層傳播中遇到介質(zhì)電性變化時(shí)，電磁波被吸收或屏蔽，接收信號(hào)顯著減弱或收不到有效信號(hào)，如沿巷道多點(diǎn)觀測(cè)，則形成所謂的透視異常。發(fā)射點(diǎn)和接收點(diǎn)可布置在回風(fēng)巷、運(yùn)輸巷等易于通行和干擾小的地段。井下觀測(cè)方法有同步法和定點(diǎn)法兩種方式。18同步法是發(fā)射天線和接收天線分別位于不同巷道中，同時(shí)等距離移動(dòng)，逐點(diǎn)發(fā)射和接收，較少采用。如圖2-1所示。圖2-1無線電波坑道透視同步法發(fā)射與接收示意圖定點(diǎn)法是

4、發(fā)射機(jī)相對(duì)固定于某巷道事先確定好的發(fā)射點(diǎn)位置上，接收機(jī)在相鄰巷道一定范圍內(nèi)逐點(diǎn)沿巷道觀測(cè)場強(qiáng)值。又稱定點(diǎn)交匯法。一般發(fā)射點(diǎn)距50m，接收點(diǎn)距10m。每一發(fā)射點(diǎn)，接收機(jī)可相應(yīng)觀測(cè)15~20個(gè)點(diǎn)。如圖2-2所示。觀測(cè)基本步驟：（1）在觀測(cè)前，預(yù)先安排好觀測(cè)約定時(shí)間順序，列出時(shí)間表格，發(fā)射和接收各持一份；（2）觀測(cè)時(shí)，嚴(yán)格按時(shí)間表執(zhí)行，發(fā)射機(jī)天線應(yīng)平行巷道，懸持成多邊形，應(yīng)保持發(fā)射信號(hào)穩(wěn)定；（3）接收天線環(huán)面對(duì)準(zhǔn)發(fā)射機(jī)的方向，即觀測(cè)最大值方向。圖2-2無線電波坑道透視定點(diǎn)法發(fā)射與接收范圍示意圖2.2.2使用儀器及工作頻率18地下電磁波衰減的透射異常區(qū)（“陰影”區(qū)）并非單由一次場的吸收所形成的

5、，而且還受很多其它因素的影響。如感應(yīng)二次場引起的干涉、煤層（或巖層）的不均勻性和各向異性、直達(dá)波、巷道的反射及漫反射波，以及煤層頂?shù)桶宓膰鷰r波等。所以觀測(cè)場強(qiáng)值可能是幾種波的綜合值。結(jié)果使“陰影”變得模糊，以致于不能準(zhǔn)確判定異常體位置，因此，選擇最佳工作頻率是很關(guān)鍵的。頻率過高，即使是高阻的巖石也會(huì)產(chǎn)生明顯的吸收作用，結(jié)果很可能不能突出要尋找的地質(zhì)異常體的“陰影”區(qū)。而地質(zhì)異常體的圍巖卻形成了“陰影”區(qū)；如果頻率過低，則由于一次繞射作用，使得要尋找的地質(zhì)異常體可能被掩蓋。為了得到明顯的“陰影”區(qū)，必須選擇最佳的工作頻率。本次無線電波透視CT工作采用WKT-6型無線電波坑道透視儀，發(fā)射機(jī)

6、和接收機(jī)為礦用本質(zhì)安全型。WKT-6型無線電波坑道透視儀，有2個(gè)頻點(diǎn)0.365MHZ和0.965MHZ可供選用。根據(jù)工作面的實(shí)際情況，采用0.965MHZ。2.3資料整理與解釋2.3.1場強(qiáng)對(duì)比法通常用圖示方法來描述沿觀測(cè)巷道或在透射范圍內(nèi)場的變化規(guī)律。綜合曲線圖：將同一發(fā)射點(diǎn)對(duì)應(yīng)接收點(diǎn)的實(shí)測(cè)場強(qiáng)H值、理論場值H0值和衰減系數(shù)η值按給定比例尺繪制成剖面圖。以接收點(diǎn)點(diǎn)位為橫坐標(biāo)。交會(huì)平面圖：在采區(qū)平面工程圖上，標(biāo)定各發(fā)射點(diǎn)和對(duì)應(yīng)的接收點(diǎn)。根據(jù)綜合曲線確定邊界點(diǎn)，將該點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的發(fā)射點(diǎn)連線，于是由不同發(fā)射點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的接收點(diǎn)繪出相應(yīng)的邊界射線，各射線所圍定的范圍便為異常體的平面位置。如圖2-3所

7、示。圖2-3無線電波透視曲線交會(huì)法解釋示意圖2.3.2CT成像法工作面電磁波透視法采用偶極子天線發(fā)射，在介質(zhì)中任意點(diǎn)的磁場表達(dá)式可表示為：18式中：—決定于發(fā)射功率和天線周圍介質(zhì)的初始場強(qiáng)；—介質(zhì)對(duì)電磁波能量的吸收系數(shù)—觀測(cè)點(diǎn)到輻射源的直線距離sinθ——方向性因子，一般可認(rèn)為等于1。圖2-4　坑透CT成像單元離散示意圖如圖2-4所示，把坑透工作面劃分成有不同吸收系數(shù)的若干小單元(像元)，每一小單元內(nèi)可視為介質(zhì)均勻的。假設(shè)電磁波的第i個(gè)傳播路徑