無線電波透視與槽波地震勘探在煤礦生產中的綜合應用

吳春秋

摘? 要：無線電波透視技術已成為煤礦回采工作面探測異常體的普遍手段之一，但由于受生產及客觀條件的限制，探測精度往往不盡人意。槽波地震勘探技術近年來日趨成熟，已成為探測小斷層、陷落柱等地質異常體精度最高的技術。在實際煤礦工作中，融合2項物探技術所取得的物探成果對安全生產有重要的意義。

關鍵詞：無線電波透視;槽波地震;煤礦生產

中圖分類號：TD76? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

1 物探探測原理

1.1 無線電波透視簡介

坑道無線電波透視法是一種地下電磁波法。電磁波在地下巖層中傳播時，由于各種巖礦石電性（電阻率ρ、介電常數(shù)ε等）不同，它們對電磁波能量吸收有一定的差異，電阻率低的巖礦石具有較大的吸收作用。電磁波穿越煤層的途中如果存在與煤層電性不同的地質體，如陷落柱、斷層或其他地質構造時，電磁波能量就會被其吸收或完全屏蔽，信號明顯減弱甚至接收不到，形成透視 “陰影區(qū)”。通過變換接收和發(fā)射機的位置測得同一異常 “陰影區(qū)”的交匯地方，就是構造帶影響區(qū)域，從而結合已知的地質資料對工作面進行地質推斷解釋。這就是無線電波坑道透視技術在煤礦應用中地質解析的物理基礎。

1.2 槽波地震勘探簡介

槽波是在煤層中激發(fā)、接收、順煤層傳播的導波。槽波探測就是利用這一導波特性，以探查煤層內地質結構、構造和巖性的一種地球物理方法。在地質剖面中，煤層是一個典型的低速夾層，在物理上構成一個“波導”。當煤層中激發(fā)的部分能量由于頂?shù)捉缑娴亩啻稳瓷浔唤d在煤層及鄰近的巖石（簡稱煤槽）中，不向圍巖輻射，在煤層中相互疊加、向長干涉，形成一個強的干涉波，即槽波。槽波透射法和反射法是目前最有效的探測方法。

2 0253工作面采前探測情況

2.1 地質概況

0253工作面煤層走向大體為NW—SE，傾向NE，煤層傾角為11°～39°，平均傾角30°，煤層厚度在1.8 m～3.0 m，平均2.6 m工作面走向長632 m，傾斜長136 m。0253工作面為南五區(qū)5煤層回采工作面，工作面范圍為煤層向斜一翼，煤層傾角變化較大，介于17°～39°，在掘進過程中共揭露7條斷層，全部為正斷層，落差0.4 m ～3.2 m，對工作面回采均有一定影響，其中0253-F4 正斷層N338°，落差1.2 m，傾角41°，掘進期間破頂板較多，0253-F7正斷層 N351°，落差3.2 m，傾角75°，掘進期間巷道破板全巖對回采影響較大。

2.2 無線電波透視探測

2.2.1 工作面數(shù)據(jù)采集

0253工作面無線電波透視探測井下共布置136個測點，風道68個，運道68個，測點間距10 m，發(fā)射點間距50 m，共26個發(fā)射點，探測方法采用定點法探測，即發(fā)射機相對固定，接收機移動100 m，每10 m讀取一個數(shù)據(jù)，每個發(fā)射點接收11個數(shù)據(jù)。

2.2.2 無線電波透視探測成果

從坑透有關成果結果來看，整個工作面有異常反應區(qū)域有4處。Ⅱ#區(qū)域：風道545號測點附近，溜子道46-49號測點，所圈定區(qū)域實測場強值在-15左右，場強衰減值不大，分析受Ⅰ#區(qū)域內斷層在采面延伸影響所致。

Ⅲ#區(qū)域：風道540號測點，溜子道41-44號測點，所圈定區(qū)域實測場強值為-10～-15，場強衰減值不大，推測工作面內部存在煤層厚度變化情況。

其余溜子道附近2處范圍較小的異常區(qū)域是受探測時現(xiàn)場條件（如積水、電氣設備）所致。

Ⅳ#區(qū)域：風道535號測點附近，溜子道35-49號測點，從實際資料看是受2條斷層影響，預計同時受采面內部煤層沉積影響。

2.3 槽波地震探測

0253槽波數(shù)據(jù)采集采用西安研究院自主研發(fā)的存儲式無纜遙測地震儀（YTZ-3），采用反射與透射2種方法進行探測，共收集67炮數(shù)據(jù)。

0253工作面槽波地震勘探共解釋斷層10條，新發(fā)現(xiàn)斷層3條（CF1、CF2、CF3），修正掘進期間揭露斷層7條（0253-F1至F7），修正了其在工作面內的延伸方向及長度，如圖1所示。

3 探測對比與結論

3.1 無線電波透視與槽波地震探測成果對比

綜合2種物探探測成果，無線電波透視Ⅰ號區(qū)域與槽波修正斷層0253-F4、F5、F6、F7位置相對重合，根據(jù)這2處探測成果0253-F7斷層的延展方向較掘進期間推測成果向南偏移，2次物探探測結論一致。

無線電波透視Ⅱ號區(qū)域在槽波地震成果圖上無明顯顯現(xiàn)，與0253-F4、F5位置較近，所以Ⅱ號區(qū)域為Ⅰ號區(qū)域內斷層在采面內延伸所致是比較符合實際的。

無線電波透視Ⅲ號區(qū)域在槽波成果中無明顯顯現(xiàn)，靠近溜子道附近場強較低，綜合認為受溜子道該區(qū)域煤層頂板破碎影響。

無線電波透視Ⅳ號區(qū)域與槽波新增斷層CF-2位置一致，但無線電波透視衰減強度不大，認為斷層存在可能性較小，煤層厚度變化可能性較大。槽波成果中新增斷層CF-1及CF-3在無線電波透視中無明顯顯現(xiàn)，預計其存在可能性較小。

3.2 無線電波透視與槽波地震探測優(yōu)缺點

3.2.1 無線電波透視

優(yōu)點：從成果中可以看出場強衰減情況絕對值，根據(jù)其衰減強弱來判定構造影響還是煤層沉積影響;其操作簡單，儀器輕便，數(shù)據(jù)處理自動化程度較高。無線電波透視屬于電磁波探測，既可以探測地質構造及煤層賦存狀況，又可以探測區(qū)域內的水文地質條件，其應用范圍廣，探測成果與其他物探成果對比性強。

缺點：無線電波透視依然為電磁波探測，易受現(xiàn)場環(huán)境制約，現(xiàn)場電磁場干擾、皮帶運轉及水坑的存在等因素都制約著探測結果的準確性。另外，無線電波透視疊加次數(shù)較少，其探測成果精確度相對較低。

3.2.2 槽波地震勘探

優(yōu)點：槽波地震數(shù)據(jù)疊加次數(shù)多，探測精度較高，對斷層分辨性較強，對實踐資料有較好的修正，現(xiàn)場條件對探測結果影響較小。

缺點：因其屬于地震波探測范疇，對水文等其他適合電磁波探測的地質體無明顯顯現(xiàn)，其探測結果與電磁波等探測結果難以對比。

4 結語

總體來說，將2種物探成果相結合，可以清晰掌握探測區(qū)域內地質構造發(fā)育情況，有效提高了物探探測成果準確率，去除偽異常。

參考文獻

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