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無線電波透視法和地震波法在工作面構造探測中的應用
新聞作者:劉靜武 盧小龍 李松  發布時間:2016-10-08  查看次數:  放大 縮小 默認
劉靜武1 盧小龍2 李松2
(1、汾西宜興煤業有限責任公司,山西孝義032300
2、福州華虹智能科技股份有限公司,福建福州350000)
摘 要:本文根據無線電波透視法和震波法對宜興礦1205工作面內構造發育情況探測應用效果,通過無線電波透視法和震波反射共偏移法兩種物探方法技術能力的相互彌補,可提高對回采工作面兩巷已揭露構造及工作面內隱伏構造發育情況的探查精度,更好地為工作面的安全高效回采提供有效保障。
關鍵詞:無線電波透視法;反射共偏移;隱伏構造;安全高效回采
    在工作面回采過程中地質構造是影響正常生產的主要原因,隱伏構造甚至導致綜采停產搬家,造成損失。無線電波透視法在煤礦回采工作面內構造探測中已進行了多年的應用從實踐中可知,采用無線電波透視法探查回采工作面中的各種地質體和構造,比如陷落柱、斷層、煤厚變化和煤層;沖刷帶等,是一種有效的礦井物探手段。震波反射共偏移法依據反射波勘探原理,在單邊排列分析基礎上選定最佳偏移距,采用多次覆蓋觀測系統進行數據采集。只要地質體中存在波阻抗差異,如地質界面,就會產生反射回波,且反射能量受界面特性控制,這是進行地質體分辨的前提。
1 方法原理
1.1 無線電波透視法
    電磁波在地下巖層中傳播時,由于各種巖、礦石電性(電阻率、介質常數等)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反射和折射,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。
1.2 地震波法
    礦井震波法探測是應用地震波在傳播過程中,遇到不均勻地質體(存在波阻抗差異)時會發生反射的原理,來探測工作面內地質和水文地質條件的觀測系統。本文1205工作面中采用了震波法中的反射共偏移技術。反射共偏移探測技術是依據反射波勘探原理,在單邊排列分析基礎上選定最佳偏移距,采用多次覆蓋觀測系統進行數據采集。
2 工程實例
    宜興礦1205工作面位于上一采區前進方向的東翼,東鄰井田東部邊界、西鄰一采區軌道大巷、北鄰1204工作面、南鄰1206工作面,兩工作面尚未采掘。1205工作面所掘2#煤層位于山西組中下部,上距下石盒子底界K8砂巖約26m左右。工作面走向長1990m,傾向長200m,煤層層位穩定,但厚度有一定變化。結構簡單,含1-3層0.02-0.4m厚約的深灰-黑色炭質泥巖、泥巖夾矸層。區內煤層傾角0-15°,平均8°。頂板為泥巖、砂質泥巖局部為細砂巖厚度變化大,底板為泥巖或砂質泥巖。屬可采的較穩定煤層。
2.1 無線電波透視法探測
    無線電波透視法探測采用定點法,分別在運輸順槽和回風順槽布置測點181個,間距10m,本次探測采用的接收機、發射機頻率為0.158MHZ,在1205工作面運輸順槽以A'25點前9m處開始為0#測點;在1205工作面回風順槽以A12點開始為0#測點。
2.2 地震波法探測
    地震波法探測采用反射共偏移法,把檢波器分別布置在運輸順槽和回風順槽,偏移距為4m,道間距為2m,移動步距為5m,在1205工作面運輸順槽以A'25點前9m處開始為第1測點;在1205工作面回風順槽以A12點開始為第1測點。
    Z1#:運輸順槽A'23點東35m左右,沿北西方向向采面延伸,推斷其為膠帶順槽揭露落差2m斷層在采面內的延伸范圍。Z2#:運輸順槽A’19點附近,推斷其為運輸順槽揭露陷落柱的影響范圍。Z3#:運輸順槽A’15點附近,推斷其為采面內隱伏陷落柱或煤層變化帶范圍。Z4#:回風順槽A’20-A’18點附近,推斷其為回風順槽揭露陷落柱影響范圍。ZS#:回風順槽A’10點附近,沿南西方向向采面延伸,推斷為回風順槽揭露落差0.9m斷層在采面內的延伸。Z6#:運輸順槽A’7-A'5點間位置,沿北西方向延伸,推斷為運輸順槽揭露落差1.6m,落差0.5m兩條正斷層在采面內的延伸范圍。Z7#:運輸順槽A'3點附近,沿北西向,推斷為運輸順槽揭露落差6m斷層在采面內的展布范圍。Z8#:回風順槽A'6點至A'4點間,近正東方向展布,推斷為回風順槽揭露落差3m斷層在采面內的延伸范圍,推斷回風順槽揭露落差3m斷層和聯巷揭露落差8m斷層為同一斷層。Z9#:推斷其為聯巷揭露陷落柱的影響范圍。Z10#運輸順槽A5點東27m左右位置,沿北西方向展布,推斷為采面內的隱伏斷裂構造發育帶。Z11#:運輸順槽A9點附近,沿近正北方向延伸至回風順槽A12點附近,推斷為運輸順槽揭露落差3m和回風順槽揭露的落差0.9m斷層在采面內的影響范圍,推斷兩斷層為同一斷層。Z12#:運輸順槽A13點附近,沿近正南向展布,推斷為運輸順槽揭露落差0.3m斷層的延展范圍。Z13#:運輸順槽A21點附近,推斷為采面內隱伏陷落柱的發育范圍或煤層變化帶。Z14#:與Z13#異常區靠近,沿東南方向展布,推斷其為采面內隱伏斷裂構造。Z15#:回風順槽A36點東50rn附近,沿南東方向展布,推斷為回風順槽揭露落差0.5m斷層的影響范圍。Z16#:運輸順槽A33點附近,推斷為運輸順槽揭露陷落柱的影響范圍。Z17#:運輸順槽A37點至A39點位置附近,沿采面內延伸至回風順槽A42Z至.A44點附近,推斷其為運輸順槽揭露落差5.4m正斷層和回風順槽揭露落差2m和落差2.2m正斷層的影響范圍,推斷回風順槽揭露斷層和運輸順槽揭露斷層為同一斷層。
2.3實際揭露情況
1205工作面在回采過程中實際揭露情況如下:
    運輸順槽揭露斷層7條斷層,分別為:F1落差為2m,傾角38°,向工作面內延伸和Z1#異常范圍相吻合;F2落差為1.6m傾角48°,F3落差0.5m,傾角45°向工作面內延伸和Z6#異常范圍相吻合;F4落差6m傾角50°向工作面內延伸和Z7#異常范圍相吻合;F5落差3m傾角73°向工作面內延伸在Z11#異常范圍內;F6落差0.3m傾角30°,向工作面內延伸和Z12#異常范圍基本吻合;F7落差5.4m傾角50°,向工作面內延伸在Z17#異常范圍內;回風順槽揭露7條斷層,分別為:F8落差為2.2m,傾角42°,F9落差為0.8m傾角58°,F10落差2m傾角67°,此三條斷層相距較近,向工作面內延伸在Z11#異常范圍內;F11落差0.5m傾角30°,向工作面內延伸和Z15#異常范圍相吻合;F12落差0.9m,傾角60°,向工作面內延伸在Z11#異常范圍內;F13落差3m,傾角35°,向工作面內延伸在Z8#異常范圍內;F14落差0.9m,傾角40°,向工作面內延伸和Z5#異常范圍相吻合;工作面內揭露的隱伏斷層為4條,分別為:F15落差8m傾角48°,向工作面內延伸在Z8#異常范圍內;F16落差4m傾角70°,向工作面內延伸和Z10#異常范圍相吻合;F17落差3m傾角80°向工作面內延伸和Z11#異常范圍相吻合;F18落差5m,傾角70°向工作面內延伸和Z14#異常范圍相吻合;運輸順槽已揭露陷落柱2個,分別為:DXl向工作面延伸和Z2#異常范圍基本吻合;DX4向工作面延伸和Z16#異常范圍基本吻合;回風順槽已揭露陷落柱1個,為DX5向工作面延伸和Z4#異常范圍基本吻合;工作面內揭露的隱伏陷落柱3個分別為:DX2向工作面延伸和Z2#異常范圍基本吻合;DXl3向工作面延伸和Z2#異常范圍基本吻合;DX6向工作面延伸和Z9#異常范圍基本吻合。
   DX2和DX5向工作面延伸范圍在無線電波透視異常區K1內;F14向工作面延伸范圍在無線電波透視異常區K2內;F2、F3、F4、F13、F15、DX6向工作面延伸范圍在無線電波透視異常區K3內;F5、F6、F12、F16、F17向工作面延伸范圍在無線電波透視異常區K4內;DX3和F18向工作面延伸范圍在無線電波透視異常區K5內;F1、DXl、F11、DX4在無線電波透視法探測中均無異常反應。
3 結論
    通過對宜興礦1205工作面無線電波透視技術和地震波法進行工作面內異常地質體和構造的物探探測,與實際揭露情況對比可知:
    (1)無線電波透視技術能夠有效對工作面內異常地質體和構造的探測對工作面內隱伏構造亦能夠相對;準確判斷。地震波法能有效追蹤工作面兩巷已揭露的斷層和陷落柱向工作內延展范圍,地震波法可針對無線電波透視技術異常區可進行相對精確劃分:
    (2)單一的物探方法很難對工作面兩巷已揭露構造向工作面延伸范圍的判斷及工作面內隱伏構造范圍的精確劃分,無線電波透視法和地震波法兩種物探方法可提高探測精度。
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