1、YDT88礦用無線電波透視儀在大面寬急傾斜煤層中的應用一 工程概況    1942回采工作面位于廣旺集團趙家壩礦104采區一階段東翼，上部為+340m水平3948（2）、3948、31248（2）、31248平巷及采空區，下部為未采區。工作面所采煤層為9號煤，9號煤為焦煤，煤層厚度在0.90m到1.30m之間，平均煤厚1.15m，夾矸1-2層，煤層厚度與煤層結構都較穩定，煤層平均傾角43.5°，屬穩定煤層。該回采工作面走向長1050m，傾斜均長170m，最長202m左右。1942工作面頂為粉砂巖，直接底為泥質粉砂巖，見綜合柱狀圖1-1。 圖1-1 綜合柱

2、狀圖     本次采用無線電波透視法來探測1942工作面內地質異常體的賦存情況。主要探測任務為：（1）采用無線電波透視CT技術探測工作面內地質構造賦存情況；（2）查明巷道揭露落差大于1/3煤厚的斷層延展情況；（3）查明工作面內落差大于1/2煤厚的隱伏斷層賦存情況；（4）查明工作面內小于1/2煤厚的薄煤區賦存情況。二 坑透基本工作原理方法1、原理    電磁波在地下巖層中傳播時，由于各種巖、礦石電性的不同，它們對電磁波能量吸收不同，低阻巖層對電磁波具有較強的吸收作用，當波前進方向遇到斷裂構造所出現的界面時，電磁波將在界面上產生

3、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、陷落柱或其它構造時，波能量被吸收或完全被屏蔽，則在接收巷道收到微弱信號或收不到透射信號，形成所謂的透視異常。研究采區煤層、各種構造及地質體對電磁波的影響所造成的各種無線電波透視異常，從而進行地質推斷和解釋。    工作面電磁波透視法通過天線發射電磁波，在介質中任意點的磁場表達式可 表示為：式中：H0決定于發射功率和天線周圍介質的初始場強；介質對電磁波能量的吸收系數；觀測點到輻射源的直線距離；sin方向性因子，一般可認為等于1。    由于為發射天線軸與接收點

4、方向間的夾角，現場工作時，發射天線軸采用垂向布置，與對面巷接收點的夾角，對于水平煤層來說，始終為90°；對于傾斜煤層來說，發射點與接收點間連線的傾角相當于煤層的偽傾角，為90°與偽傾角之差，在偏心角30°（偏心角為發射接收點連線與兩巷垂線的夾角）的條件下，由于偽傾角變化很小，值可近似為常數。因此，對同一接收巷中實測場強值來說，sin可視為常數，因此任意點磁場：    把坑透工作面劃分成有不同吸收系數的若干小單元（像元），每一小單元內可視為介質均勻的。根據多個發射點上所測場強值，利用SIRT算法(Simultaneous Iterati

5、ve Reconstruction Techniques，同時迭代重構技術)，計算矩陣方程可以反演各像元吸收系數值，從而實現工作面成像區內吸收系統反演成像。利用反演計算結果可以繪制成像區吸收系數等值線圖和色譜圖。2、工作方法    本次井下探測（觀測）方法為定點法，定點法是發射機相對固定于某巷道事先確定好的發射點位置上，接收機在相鄰巷道一定范圍內逐點沿巷道觀測場強值。又稱定點交會法。一般發射點距50m，接收點距10m。每一發射點，接收機可相應觀測1121個點。如圖2-1所示。圖2-1 無線電波坑道透視定點法發射與接收范圍示意圖3、儀器設備  &

6、#160; 本次勘探使用YDT88礦用無線電波透視儀，YDT88礦用無線電波透視儀是由福州華虹智能科技股份有限公司聯合相關高校院所，引進先進的數字通信調制、高速采集、嵌入式系統等技術開發完成的新一代無線電波透視儀。該儀器具有輕便靈活、智能高效、透視距大、抗干擾能力強、續航時間長等特點。同時基于儀器所形成的“一發雙收”“一發一收”等現場工作方法，極大提高現場施工效率和探查精度。圖2-2為YDT88礦用無線電波透視儀系統組成圖。三 施工布置與數據采集1、現場觀測系統布置    本次無線電波透視工作采用YDT88礦用本安型無線電波坑道透視儀發射機和接收機為礦用本質安全型

7、。YDT88無線電波坑道透視儀采用158KHZ的工作頻率，觀測方式為定點法。在觀測前，預先安排好觀測約定時間順序，列出時間表格，觀測時嚴格按時間表執行，發射機天線平行巷道，懸持成多邊形，接收天線環面對準發射機的方向。測點布置情況見圖3-1，在1942風巷共布置20個發射點，對每個發射點在1942運輸巷接收11個實測場強值；在1942回風巷布置20個發射點，對每個發射點在1942運輸巷接收11個實測場強值。其中發射點間距為50m，接收點間距10m。圖2-2 YDT88礦用無線電波透視儀系統組成圖圖3-1 無線電波透視法現場探測布置2、數據質量評述    本次數據采集

8、嚴格按照計劃施工，作好記錄并標注出實際發射時間和實際接收時間。為確保原始資料質量，施工嚴格按照“煤田電法勘探標準”進行，檢查點不少于5%的要求，原始資料質量準確可靠。    YDT88礦用無線電波透視儀采集數據評價：    本次所采集數據實測場強值總體上在5060db，最小值僅405db。從實測數值來看，背景測試值很低，在5db左右，與最高場強值相比，有很大的變化范圍，說明本次采集數據信噪比高，采集數據可靠。四 探測結果    本次YDT88礦用無線電波透視儀采集的數據用礦用無線電波透視CT軟件進行反演，

9、反演結果以實測場強曲線圖、實測場強分布圖和SIRT法反演（CT成像）圖表示。實測場強分布圖中數值大小用不同色標值表示，其中淺（白）色調為高場強值，冷（藍）色調為相對低場強值；SIRT法反演CT成像圖為煤巖層電磁波吸收系數值圖，數據值大小用不同色標值表示，其中淺（白）色調為低電磁波吸收系數值，冷（藍）色調為高電磁波吸收系數值。1 無線電波透視實測場強值曲線圖    YDT88坑透儀探測實測場強曲線圖見圖4-1，由此可見：    1）055#點段總體場強值較高，在50-60db之間，說明該段煤層無線電波透視能力強，煤層電阻率值較高，工作面

10、煤巖層對無線電波的吸收系數值較小，代表了正常煤巖層無線電波場強的典型值。    2）5595#點區段為場強低值區段，其場強值多小于50db，相比穿透性差。這種現象表明，該段煤巖層對無線電波的吸收性強。（實際情況為工作面變寬導致）    3）95105#點段總體場強值較高，在50-60db之間，說明該段煤層無線電波透視能力強，煤層電阻率值較高，工作面煤巖層對無線電波的吸收系數值較小，代表了正常煤巖層無線電波場強的典型值。圖4-1 1942工作面實測場強曲線圖2 無線電波透視實測場強分布圖    YDT88礦

11、用無線電波透視儀實測場強分布圖見圖4-2，其中藍色調區越深表明其場強值越低，即該段煤層無線電波穿透能力低，為潛在的構造異常區。圖中各段情況反映結果與實測場強曲線結果基本一致，在此不再贅述。圖4-2 1942工作面實測場強分布圖3 無線電波透視SIRT反演吸收系數(CT成像)圖    YDT88礦用無線電波透視儀SIRT反演吸收系數(CT)成像圖，見圖4-3，該圖中吸收系數的強弱表明煤巖層介質的差異，圖中藍色色標表示強吸收系數值，其藍色越深表示存在異常可能性越大，因此可以對內部構造及其特征進行判定。圖4-3 1942工作面SIRT反演吸收系數(CT成像)圖五 結論與

12、建議    根據YDT88礦用無線電波透視儀探測實測場強曲線值變化特征和巖石吸收系數CT成像圖綜合分析，由于是不規則工作面，綜合分析得出探測區地質解釋如圖5-1所示，有2個透視異常區(圖中圈定范圍)，對線狀的異常區中心位置進行了標識并加以分析。圖5-1 YDT88礦用無線電波透視儀探測地質異常解釋圖1 結論    據實測場強值變化特征和SIRT反演吸收系數(CT成像)圖綜合分析，本工作面主要有2個探測異常區，各個異常區探測結果見表5-1所示。表5-1 探測解釋異常區特征分析2 建議    (1)針對本次探查的2個異常區，建議礦方在工作面回采前，采取鉆探等手段進一步排查，工作面回采過程中接近各個異常區時要做好頂板管理，同時做好過地質