無線電波透視與槽波地震勘探在煤礦生產(chǎn)中的綜合應(yīng)用

吳春秋

摘? 要：無線電波透視技術(shù)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(chǎn)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(shù)近年來日趨成熟，已成為探測小斷層、陷落柱等地質(zhì)異常體精度最高的技術(shù)。在實際煤礦工作中，融合2項物探技術(shù)所取得的物探成果對安全生產(chǎn)有重要的意義。

關(guān)鍵詞：無線電波透視;槽波地震;煤礦生產(chǎn)

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(zhì)體，如陷落柱、斷層或其他地質(zhì)構(gòu)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(gòu)造帶影響區(qū)域，從而結(jié)合已知的地質(zhì)資料對工作面進行地質(zhì)推斷解釋。這就是無線電波坑道透視技術(shù)在煤礦應(yīng)用中地質(zhì)解析的物理基礎(chǔ)。

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(dǎo)波。槽波探測就是利用這一導(dǎo)波特性，以探查煤層內(nèi)地質(zhì)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和巖性的一種地球物理方法。在地質(zhì)剖面中，煤層是一個典型的低速夾層，在物理上構(gòu)成一個“波導(dǎo)”。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(zhì)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(guān)成果結(jié)果來看，整個工作面有異常反應(yīng)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?qū)崪y場強值在-15左右，場強衰減值不大，分析受Ⅰ#區(qū)域內(nèi)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?qū)崪y場強值為-10～-15，場強衰減值不大，推測工作面內(nèi)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(shè)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(yù)計同時受采面內(nèi)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(nèi)的延伸方向及長度，如圖1所示。

3 探測對比與結(jié)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(jié)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(nèi)斷層在采面內(nèi)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(yù)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(gòu)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(zhì)構(gòu)造及煤層賦存狀況，又可以探測區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)條件，其應(yīng)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(zhuǎn)及水坑的存在等因素都制約著探測結(jié)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(jié)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(zhì)體無明顯顯現(xiàn)，其探測結(jié)果與電磁波等探測結(jié)果難以對比。

4 結(jié)語

總體來說，將2種物探成果相結(jié)合，可以清晰掌握探測區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)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

[1]孫吉益.無線電波坑道透視技術(shù)地質(zhì)解析的局限性[J].河北煤炭，2008（3）：3-4， 10.

[2]史勇，孫學國，任志浩.槽波地震看眼技術(shù)的實踐與應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2014（1）：151-153.