煤層工作面不同接收間距無線電波透視對比分析

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1、煤層工作面不同接收間距無線電波透視對比分析　　摘要：無線電波透視技術(shù)作為探測煤層工作面內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造常用的一種技術(shù)手段，其具有快速、輕便、成本低的特點(diǎn)。本文從分析坑透反演所需原始實(shí)測場強(qiáng)值數(shù)據(jù)量的角度出發(fā)，在等接收范圍內(nèi)減小測點(diǎn)間距以豐富實(shí)測數(shù)據(jù)量，結(jié)合張集礦某工作面現(xiàn)場探查，將常規(guī)接收間距由10米縮短至5米，探測結(jié)果表明基于5米小接收間距的無線電波探測方式較10米常規(guī)接收間距具有更好的探測效果。　　關(guān)鍵詞：煤層工作面；接收間距；無線電波透視　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.060　　0引

2、言　　在現(xiàn)代化煤礦的生產(chǎn)過程中，隨著綜合機(jī)械化采煤技術(shù)的不斷發(fā)展，對工作面地質(zhì)構(gòu)造異常的準(zhǔn)確定位、發(fā)育程度以及影響范圍的認(rèn)知必須得到相應(yīng)的提高[1-3]。同時，伴隨著開采水平的延伸和開采深度的不斷加大，地質(zhì)條件變得越來越復(fù)雜。礦井無線電波透視技術(shù)是煤礦中常用的一種地球物理勘查方法，常用來對煤層回采工作面內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行探查，其具有快速、輕便、透距大、精度高的特點(diǎn)，對工作面內(nèi)陷落柱、斷層、薄煤區(qū)等地質(zhì)異常體探查效果良好[4]。因此研究無線電波透視向高精度反演以此來提高地?

3、異常體精確定位，對煤礦安全生產(chǎn)有著重要意義。　　1無線電波透

4、視原理及其工作方式　　1.1無線電波透視原理　　無線電波透視法又稱坑透，屬于地下電磁波法的一類。電磁波在地下巖層中傳播時，由于各種巖礦石的電性（電阻率ρ、介電常數(shù)ε）存在差異，不同介質(zhì)對電磁波吸收能力不同。在電磁波穿越煤層的途徑內(nèi)，當(dāng)遇到與煤層電性不同的地質(zhì)構(gòu)造時，諸如斷層、薄煤層、陷落柱等，電磁波能量會被其吸收或完全屏蔽，信號強(qiáng)度會明顯下降甚至接收不到信號，進(jìn)而形成透射異常區(qū)。電磁波在煤層中場強(qiáng)衰減規(guī)律可利用其在均勻介質(zhì)中的傳播公式表時，如下所示：　?。?）　　公式中：H0為偶極子發(fā)射功率及天線周圍煤層的初始場強(qiáng)；β為介質(zhì)對電磁

5、波的吸收系數(shù)；r為反射點(diǎn)與接收點(diǎn)的距離，為發(fā)射線圈平面法線與觀測點(diǎn)方向的夾角。　　1.2無線電波工作方法　　無線電波透視觀測方式包括定點(diǎn)法觀測和同步法觀測兩種方式，常采用定點(diǎn)法觀測，即在一條巷道中設(shè)置發(fā)射點(diǎn)，利用坑透儀發(fā)射機(jī)發(fā)射電磁波信號，在另一條巷道中布置接收段信號段，利用坑透儀器接收機(jī)逐點(diǎn)接收電磁波場強(qiáng)，觀測射線呈扇形分布。對回風(fēng)巷和運(yùn)輸巷中發(fā)射點(diǎn)及對應(yīng)接收段逐站進(jìn)行探測，完成整個工作面的透視探測?！　?工作面探測及對比分析　　2.1工作面地質(zhì)條件概況　　本次探測選取淮南礦區(qū)張集礦某煤層工作面，位于-600m水平東一上采區(qū)，工

6、作面斜長2450m，，走向長度為160m，該工作面所處區(qū)段主采煤層13-1煤在構(gòu)造上呈寬緩的一背斜，并發(fā)育次一級小褶曲，煤層產(chǎn)狀變化不大，傾角為2～6。主采煤層為13-1層煤，上部局部賦存一兩層厚約0.2～0.5m的煤線以及一層夾矸。煤層穩(wěn)定，局部手構(gòu)造影響，煤層變薄、變軟。煤層厚度為3.1～5.8m，平均厚度為4.1m。煤呈一塊狀為主，弱玻璃光澤。煤層直接頂為灰色～深灰色泥巖及砂質(zhì)泥巖，局部夾一兩層厚約0.2～0.5m的煤線，其中Fg5斷層附近直接頂板缺失，厚度0～6.0m；煤層直接底厚度9.5～16.8m，為灰～深灰色泥巖或砂

7、質(zhì)泥巖，發(fā)育13-1下煤，其厚為0.4～1.3m，距13-1煤層法距0.2～1.6m?！　?.2施工布置與現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集　　本次無線電波探測現(xiàn)場采用兩種接收間距進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，分別為常規(guī)接收間距10m和小接收間距5m，發(fā)射點(diǎn)間距均為50m，發(fā)射頻率為0.365MHZ。本次探測采用定點(diǎn)發(fā)射的觀測方式，按照事先安排好觀測約定時間序列，列出時間表格，現(xiàn)場探測時嚴(yán)格按時間表執(zhí)行。兩種接收間距的探測方式均在回風(fēng)順槽布置、運(yùn)輸順槽布置25個、23個發(fā)射點(diǎn)，在等接收段距離內(nèi)，10米接收間距對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集量為21個，5米接收間距對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集量為41

8、個?！　?.3數(shù)據(jù)處理　　本次探測分別采用接收點(diǎn)距為5米和10米、發(fā)射點(diǎn)距為50米的工作方式，在現(xiàn)場探測記錄每一測站對應(yīng)的實(shí)測場強(qiáng)值，探測結(jié)束后，通過錄入數(shù)據(jù)和無線電波透視處理軟件ECT的初步處理，獲得如下射線分布圖，如圖1所示。從圖中射線分布密度可知，基于5米的接收間距的探測方式的射線密度明顯大于10米的接收間距探測方式，從數(shù)據(jù)實(shí)測場強(qiáng)數(shù)據(jù)數(shù)量上可得知，5米接收間距探測方式獲得的數(shù)據(jù)量是10米接收間距的兩倍，這為后期電磁波資料處理提供了更為豐富的數(shù)據(jù)，尤其是對于層析成像反演解不定方程所需的數(shù)據(jù)量。除此之外還獲得了基于10米和5米

9、不同接收間距探測方式所對應(yīng)的實(shí)測場強(qiáng)綜合曲線圖，5米接收接收間距和10米接收間距探測方式所獲得的工作面實(shí)測場強(qiáng)分布圖，如下圖2所示?！　?.4坑透數(shù)據(jù)解釋　　比較5米、10米接收間距分別對應(yīng)的實(shí)測場強(qiáng)分布可知，兩種間距探測對工作面內(nèi)的異常構(gòu)造都有明