無線電波透視技術在回采工作面隱伏構造探測中的應用

吳文慧

（汾西礦業集團瑞泰公司正中煤業， 山西 靈石 031300）

隨著煤炭資源高強度開采時間增加，淺部煤炭資源逐漸枯竭，礦井開采深度不斷增加，煤炭復雜地質條件更趨復雜。煤炭開采過程中受陷落柱、斷層、煤層結構變化以及采空區等影響更為顯著，采面回采范圍內隱伏地質構造會給煤炭開采安全帶來較大威脅。現階段一般采用物探、鉆探、巷探等相結合技術方法對煤炭開采范圍內地質構造進行探測。鉆探、巷探探測精度高、可直觀的掌握地質構造情況，但是也存在探測范圍小、探測成本高以及效率低等問題。

物探技術主要有地質雷達探測、無線電波透視、槽波探測等，其中地質雷達具有探測精度高有點，但是由于電磁波頻率高，因而無法滿足具體采面物探需要；槽波探測具有設備沉重、操作復雜，探測成果解釋難度大等問題；無線電波透視技術具有探測設備輕便、操作簡單、精度高等優點，在煤礦物探中具有顯著優勢。文中就采用無線電波透視技術對山西某礦61303 綜采工作面進行探測，為采面安全回采創造了良好條件。

1 工程概況

山西某礦開采井田位于一向斜構造背面，井田開采范圍內落差在10 m 以上的斷層以及伴生小斷層多分布在向斜軸部。受區域向斜構造影響，井田開采煤層西北側傾角較大、局部可達到10°～15°，東南側煤層傾角較小、一般在5°以內。現階段礦井生產主要集中在6 采區，61303 綜采工作面設計走向長450 m、傾向長156 m，回采的13 號煤層厚度2.7～6.9 m，平均4.6 m，煤層直接為細砂巖、粉砂巖互層；基本頂為粉砂巖、頁巖互層；直接底為泥巖。

根據以往采面開采情況，預計61303 綜采工作面內會揭露有多條斷層以及隱伏褶曲、斷層等。為確保采面回采安全，避免無計劃揭露斷層等情況，針對61303 綜采工作面開采實際情況，提出在回采巷道內采用無線電波透視技術對采面內隱伏構造進行探測。

2 無線電波透視技術現場應用

2.1 探測方案

2.1.1 探測設備及探測點布置

61303 綜采工作面無線電波探測工作于2019 年9 月開始，探測采用型號WKT 透視儀，對采面開采范圍內隱伏煤層變薄區、陷落柱以及斷層等地質構造異常區進行探測。經過現場調試、初探等，最終確定無線電波探測頻率為460.8 kHz。具體采用的WKT 透視儀見圖1 所示。

圖1 WKT 透視儀結構圖

61303 綜采工作面無線電波探測采用定點交匯方法，探測長度為760 m、測點布置間距均為10 m。發射、接收均采用定點觀測系統，即在采面一側巷道內發射無線電信號、另一側巷內接收無線電信號。在采面運輸巷內共布置9 個發射點，每個發射點對應11個接收點；在回風巷內布置9 個發射點，對用接收點位于采面運輸巷。具體無線電波探測發射點、接收點布置見圖2 所示。

圖2 無線電波探測發射點、接收點布置示意圖

2.1.2 探測技術措施

1）在對61303 綜采工作面進行探測前，做好設備檢查、施工安全準備等工作，并按照預先探測計劃合理分配發射人員、接收人員。

2）在61303 綜采工作面探測范圍內，在采面運輸巷、回風巷內間隔10 m 布置標記點，定向發射無線電波，接收點相對于發射點呈扇型布置。

3）無線電波探測采用分次循環工作方式，即第一次探測時將所有發射點均布置在運輸巷內，接收點均位于回風巷內；當完成第一次探測工作后所有發射點均移至回風巷內、接收點均布置在運輸巷中。

4）在進行無線電觀測時，應嚴格按照預先設定的時間進行探測，發射點內WKT 透視儀應保持穩定，發射天線需平行巷道。

5）接收點位置天線環面應對準WKT 透視儀發射方向，以便精準的獲取到無線電探測信號。

2.2 無線電探測成果分析

采用WKT 透視儀對61303 綜采工作面進行無線電探測，并采用專業軟件分析探測數據，在采面內共計圈定2 個物探異常區，具體采面物探成果見圖3 所示。具體探測分析結果為：

圖3 采面無線電透視探測成果

1）在61303 綜采工作面探測時使用的WKT 坑透儀具有抗干擾能力強、設備性能穩定等優點，本次探測使用的460.8 kHz 頻率可滿足采面探測需要。采面回采巷道揭露的地質異常區在物探成果圖上均有一定表征。

2）本次物探共計確定2 個地質異常區，異常區分別位于采面運輸巷280～370 m 范圍內，傾向方向與運輸巷相距30 m；采面回風巷335～367 m 位置，傾向方向與回風巷相距50 m。圈定的物探異常區分別為煤層變薄區、落差1.5 m 以內斷層。

3）在61303 綜采工作面運輸巷掘進至293～367 m時，揭露有厚度在1.5 m 以內的地包；在回風巷掘進至360 m 位置時，煤層厚度變薄、平均厚度為2.6 m。采面回采巷道揭露的地質構造與物探圈定的地質異常區范圍基本一致。

3 結論

文中采用無線電波透視技術對山西某礦61303綜采工作面開采范圍內隱伏地質構造、地質異常體等發育情況進行探測，以便為采面后續生產提供指導。依據采面實際情況，對無線電探測技術測點布置方案以及探測流程等進行設計。現場無線電探測共計圈定2個地質異常區，其中一個地質異常區為煤層變薄區、另外一個地質異常區為隱伏斷層、落差在1.5 m 以內。

物探探測得到的隱伏構造與采面回采巷道揭露煤層變化以及鉆孔探測獲取到的地層資料一致。通過物探探測成果，采面在提前采取應對措施確保回采安全。