煤田电法勘探D7p.pdf

第七篇
煤田电法勘探技术
第一章坑道无线电波透视法
第一章坑道无线电波透视法
第一节坑道无线电波透视法及其特点
一、现状与应用效果
预先探明采媟工作面内的地质构造以保证采媟,特别是综采的顺利进行,是矿井地
质工作的重要任务。但是,随着采煤机槭化程度的提高,要求在开矿前、开采中提前探清
地质构造及其它地质现象的程度越来越高。因此,必须寻找新的手段,采用原有的地质
手段和方法已不能很好地解决小构造的探测问题
1974年,重庆煤炭研究所(煤炭科学研究总院重庆分院的前身)针对煤矿井下迫切需
要解决小构造的探测问题,积极开展新方法试验。经过分析与研究,他们采用无线电波
透视法在媟矿井下进行了探測陷落柱、断层及其它地质构造的试验,取得了良好的效果
在此基础上,重庆分院与有关单位合作,于1976年成功地研制了WKT-J』型坑道无线
电波透视仪(简称坑透仪,以下同),并组织小批量生产,在有陷落柱的矿区推广使用,第
次把无线电波透视法应用到我国煤矿井下,给媟矿矿井地质工作提供了新的物探手段
和方法。此后,1977~1978年又研制成WKT-J2型坑透仪。
由于WKT-J」型和WKT-J2型坑透仪不防爆以及仪器性能上存在一定问题,重庆
分院与河北煤炭研究所分别于1985年和1983年研制成WKT-F型轻便防爆坑逶仪和
WKTー防爆型坑逶仪。
1990年12月,重庆分院和河北媒炭研究所分别研制成WKTF3型和WKT-Ⅲ型
坑透仪。这两种仪器提高了抗干扰能力,加大了透距,仪器实现与软件处理系统配套
目前,重庆分院与河北煤炭研究所正在合作研制WKT-D型大透距、智能化坑透仪。
523
第七篇煤田电法勘探技术
总的来说,坑道无线电波透视技术在近20年的时间已经得到比较好的推广应用。
先后生产各种型号坑透仪200余台在全国100余个局矿应用,在条件适宜地区,为采煤
工作面提供了比较准确的地质预测预报结果,受到煤矿生产的重视和欢迎。
通过在西山、阳泉、大同、潞安、晋城、开滦、峰峰、邯郸,平顶山、义马、鹤壁、徐州、淮
北、南桐、资兴等数十个局矿,数百个工作面的探测,充分说明坑道无线电波透视法能够
圈定出工作面内的正常区和异常区,能够发现和探测引起电性变化的各种地质构造,为
煤矿生产提供比较准确的地质资料
例如,太原西山矿区陷落柱非常发育,据生产揭露,其面积已占开采面积的10%,使
综采工作面的正常开采受到严重影响。近几年来,西山矿务局使用坑透仪共探测36个
工作面,预测出地质异常体55个,经回采或工程验证,准确率达85%以上。当然,由此产
生的社会经济效益也是可观的。
准北矿务局近年来在17个工作面进行了坑道无线电波透视工作,共测出74个异常
区,其中73个已经回采验证,探采一致的有66个异常,准确率达89%。所测异常主要是
不同断距的断层和个别矿的火成岩
开滦矿务局所做无线电波逶视工作已经验证的共有13个工作面,所探测圈出的35
个异常区中有31个是与实际情况相符的,准确率达88%。所测异常主要是陷落柱和导
水构造。
义马矿务局共做坑道无线电波透视43个工作面,预测出121个异常区,已经回采验
证的72个异常,探采异常一致的53个,准确率达73.6%。所测异常主要是断层和夹矸、
透镜体等。
另据全国拥有坑透仪的49个单位的不完全统计,这些单位一年共探测工作面372
个,通过坑逶测量圈出的地质异常区544个,其中断层388个,陷落柱44个,媟层沖刷、变
薄带和夹石层76个,其它36个。经过采掘工程和其它地质工程验证的异常区有353个
其中与预测结果相符合的265个(占75.1%),与预测不符的88个(占24.9%)。
由上述可见,采用无线电波透视技术探测采煤工作面内地质构造,其效果是明显的,
是可以肯定的,而经济效益也是可观的。仅按每年采用坑透探测150个采煤工作面,每
个工作面增加产值15~20万元计算,一年増加的总产值可达2000~3000万元
特点与应用条件
坑道无线电波透视法的主要特点
(1)仪器轻便,接收机与发射机一般都在5kg左右,加上辅助设备总的重量也不很
大,有利于在煤矿井下工作。
(2)所需工作人员比较少,一般4~5人即可正常开展工作。
(3)透视距离一般可达150~20m,抗干扰大透距仪器有可能达320m。
坑道无线电波透视法的局限性:
524
第一章坑道无线电波透视法
(1)只能做透射测量,不能做反射测量,其主要工作必须在两条巷道内进行,探测两
条巷道之间同一煤层内的地质异常体(地质构造),在只有一条巷道的情况下开展坑透工
作的意义不大。
()坑透仪测量时干抗因素比较多,金属支架、接地铁轨、风管、水管、特别是电缆及
其他金属导体以及动力设备都可能造成干扰,坑透工作时,必须采取其它抗干扰的措施。
(3)透视探测的距离还不够大。
坑道无线电波透视法的应用条件主要取决于煤、岩层对电磁波的吸收系数。以上内
容中已经谈到,不同的煤层和岩层,由于它们的电性不同,因此对电磁波的吸收程度(即吸收
系数)也不相同。这就是说,介质(煤层或岩层)的吸收系数越大,透视的距离越小,适用条件
越差。当透视距离不能满足一般采煤工作面对透视的需要时,无线电波透视法就失去其使
用价值。当然,在降低工作频率的情况下,探测距离就会有所增大,但探测精度也将降低。
由于全国各个矿区煤层的赋存情况、回采条件各不相同,故根据无线电波透视法的
特点将其适用条件简单归结为几个方面:
()煤的变质程度从褐媒到无烟煤,随着变质程度的不同,其电阻率也不相同。烟
煤系列各种牌号的媟电阻率都比较高,吸收系数α小,因此坑透的透视距离大。褐煤与
无烟煤的电阻率比较低,吸收系数大,因此透视距离就小。当然,各地无烟媟的电性也不
相同,例如阳泉的无烟煤电阻率比较高,使用坑透法就比较好,而北京、邯邢地区的无烟
煤电阻率低,因此透距只达数十米
(2)媒层厚度一般情况下,厚度在1m以下和10m以上的煤层都不适于采用无线
电波透视测量。因为薄煤层的开采条件差,影响坑透的探測距离和探测效果。在特厚煤
层中,则往往由于小构造不显著,透视异常不明显,难以做出正确的判断。
(3)媒层倾角煤层倾角大、构造复杂的工作面使用坑透法受到限制。由于透视异常
区往往由多种小构造形成,因此坑逶无线电波透视法很难做出较准确的定性定量解释。
根据上面的叙述可以看到,坑道无线电波逶视法在媟矿井下探測工作面的小构造是
有效的。为了更进一步提高其有效性,应加强仪器的抗干扰能力,加大探測透视距离的
研究,并应进一步开展电磁层析成像探測技术(电磁CT技术)的研究与应用
第二节坑道无线电波透视仪器
一、概况
自1970年将无线电波透视技术应用于煤矿矿井地质工作以来,先后已研制成功6、7
种型号的仪器,这些仪器均有自己的特点和用途。例如wWKT-J和wKT-J2型仪器主
525