無(wú)線電波透視法在楊莊煤礦wⅲ517工作面應(yīng)用

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1、無(wú)線電波透視法在楊莊煤礦WⅢ517工作面應(yīng)用　　摘要：為了進(jìn)一步探測(cè)巷道已揭露斷層在面內(nèi)延伸情況及內(nèi)部隱伏斷層和煤層變薄區(qū)，利用煤層、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(wú)線電波透視異常的原理，從而進(jìn)行地質(zhì)推斷和解釋，為WⅢ517工作面回采提供較為可靠的地質(zhì)資料。關(guān)鍵詞：坑道無(wú)線電波透視法、地質(zhì)構(gòu)造、WKT-E型坑透儀、數(shù)據(jù)中圖分類號(hào)：TN93文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2013）05（c）-0000-001、概況1.1目的楊莊礦WⅢ517工作面內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，掘進(jìn)施工過(guò)程中，坑透區(qū)域內(nèi)共揭露斷層7條。為了進(jìn)一步探測(cè)巷道已揭露斷層在面內(nèi)延伸情況及內(nèi)部隱

2、伏斷層和煤層變薄區(qū)，為工作面回采提供較為可靠的地質(zhì)資料?；幢钡V業(yè)股份有限公司楊莊煤礦委托淮北礦業(yè)集團(tuán)勘探工程有限責(zé)任公司于2013年1月14日對(duì)該面進(jìn)行了井下坑透探測(cè)工作。1.2任務(wù)25采用無(wú)線電波透視技術(shù)對(duì)楊莊礦WⅢ517工作面進(jìn)行探測(cè)，通過(guò)工作面內(nèi)煤層、各種構(gòu)造及地質(zhì)體對(duì)電磁波的影響所造成的透視異常，從而進(jìn)行地質(zhì)推斷和解釋。依據(jù)探測(cè)結(jié)果，圈定出工作面煤層內(nèi)構(gòu)造發(fā)育位置和分布范圍。1、基本查明WⅢ517工作面風(fēng)、機(jī)巷及切眼揭露斷層在面內(nèi)的延伸范圍及擺動(dòng)情況；2、基本查明工作面內(nèi)的隱伏構(gòu)造情況及其影響范圍；3、對(duì)工作面煤層厚度變化情況予以初步解釋。2、工程概況楊莊礦WⅢ517工

3、作面走向長(zhǎng)約800米，傾斜長(zhǎng)約195米。工作面標(biāo)高-340米～-456米，地面標(biāo)高31.2米。wⅢ517工作面，南部為wⅢ513工作面（已采區(qū)），北部為wⅢ517風(fēng)巷聯(lián)巷，東部為EⅢ511工作面（已采區(qū)），西部為未采區(qū)。相對(duì)地面位于陳莊小學(xué)東500米（已搬遷），其余為農(nóng)田、果園類。2.1工作面煤層該工作面煤層賦存較穩(wěn)定，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。煤層傾角6°左右，煤層局部受火成巖侵蝕，變質(zhì)為焦。局部煤層有變薄現(xiàn)象，最薄處煤厚僅0.5米。工作面煤厚為0.5～3.2米，平均為2.8米；煤層傾角3～18°，平均為6°。可采指數(shù)0.93，變異系數(shù)γ28%。2.2地質(zhì)構(gòu)造25該工作面地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，總

4、體為一單斜構(gòu)造。4煤與5煤間夾矸總體趨勢(shì)，由西向東、由北向南逐漸增厚。煤層局部受火成巖侵入影響，有焦化現(xiàn)象。工作面風(fēng)巷風(fēng)49點(diǎn)前23米至風(fēng)50點(diǎn)、風(fēng)51點(diǎn)前11米至風(fēng)52前12米煤層有變薄現(xiàn)象。工作面在掘進(jìn)過(guò)程中共揭露7條斷層，其中風(fēng)巷風(fēng)5點(diǎn)前25米處斷層292°∠52°H：5m，機(jī)巷C54點(diǎn)前43米斷層100°∠56-70°H：7m落差較大，對(duì)回采有較大影響，回采時(shí)應(yīng)加強(qiáng)管理工作。具體見(jiàn)斷層情況一覽表（表2.2-1）.斷層情況一覽表表2.2-1構(gòu)造名稱走向（°）傾向（°）傾角（°）性質(zhì)落差（m）對(duì)回采的影響程度F1238°25328°52°正1.9有一定程度影響F6202°2

5、92°52°正5.0有較大程度影響F5199°289°70°正2.8有較大程度影響F210°100°2556°～70°正7.0有較大程度影響F3230°320°70°正1.6有一定程度影響F426°116°35°正1.0有一定程度影響F7282°12°80°25正3.5有較大程度影響3、坑道無(wú)線電波透視法基本原理3.1基本原理坑道無(wú)線電波透視法，又稱坑透法。電磁波在地下巖層中傳播時(shí)，由于各種巖、礦石電性（電阻率ρ和介電常數(shù)ε）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

6、量的損耗，致使接收巷道中的電磁波信號(hào)十分微弱甚至接收不到透射信號(hào)，形成所謂的透射異常（又稱陰影異常，見(jiàn)圖3.1-1a、b）。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(wú)線電波透視異常，從而進(jìn)行地質(zhì)推斷和解釋，這就是坑透法的基本原理。（a）（b）圖3.1-1電磁波透視法工作原理圖a—礦井巷道工作布置圖b—衰減曲線剖面圖WKT-E型坑透儀只測(cè)固定頻率透射電磁波的磁場(chǎng)（或電場(chǎng)）振幅分量。在電磁波射線路徑上介質(zhì)電磁性質(zhì)的變化和波導(dǎo)阻抗的變化，造成電磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化，因此分析電磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化就可以預(yù)測(cè)工作面內(nèi)介質(zhì)的物性變化。25在不考慮電磁散射的前提下，電磁波的傳播路徑可以用

7、射線近似，此時(shí)煤層中傳播的電磁波可近似用下式表示：　?。?）式中：──介質(zhì)中某點(diǎn)的實(shí)測(cè)場(chǎng)強(qiáng)；──決定發(fā)射功率和周圍介質(zhì)的原始輻射場(chǎng)強(qiáng)；r──發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的直線距離；？──決定于工作頻率、介質(zhì)電阻率、介電常數(shù)等參數(shù)的介質(zhì)吸收系數(shù)；θ──發(fā)射天線軸與觀測(cè)點(diǎn)方向間的夾角。顯然，H值隨r和β而變化，其中射線路徑上β值的變化是使H值發(fā)生異常變化的關(guān)鍵因素，如下式所示（2）由（2）式可知，在一定的頻率范圍內(nèi)，值是介質(zhì)（煤或巖石）的介電常數(shù)、導(dǎo)磁率、電導(dǎo)率的函數(shù)。由于煤層與頂?shù)装鍘r石有較大的電性差異