無(wú)線電波透視技術(shù)在回采工作面隱伏構(gòu)造探測(cè)中的應(yīng)用

吳文慧

（汾西礦業(yè)集團(tuán)瑞泰公司正中煤業(yè)， 山西 靈石 031300）

隨著煤炭資源高強(qiáng)度開采時(shí)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(fù)雜地質(zhì)條件更趨復(fù)雜。煤炭開采過(guò)程中受陷落柱、斷層、煤層結(jié)構(gòu)變化以及采空區(qū)等影響更為顯著，采面回采范圍內(nèi)隱伏地質(zhì)構(gòu)造會(huì)給煤炭開采安全帶來(lái)較大威脅?，F(xiàn)階段一般采用物探、鉆探、巷探等相結(jié)合技術(shù)方法對(duì)煤炭開采范圍內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行探測(cè)。鉆探、巷探探測(cè)精度高、可直觀的掌握地質(zhì)構(gòu)造情況，但是也存在探測(cè)范圍小、探測(cè)成本高以及效率低等問(wèn)題。

物探技術(shù)主要有地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)、無(wú)線電波透視、槽波探測(cè)等，其中地質(zhì)雷達(dá)具有探測(cè)精度高有點(diǎn)，但是由于電磁波頻率高，因而無(wú)法滿足具體采面物探需要；槽波探測(cè)具有設(shè)備沉重、操作復(fù)雜，探測(cè)成果解釋難度大等問(wèn)題；無(wú)線電波透視技術(shù)具有探測(cè)設(shè)備輕便、操作簡(jiǎn)單、精度高等優(yōu)點(diǎn)，在煤礦物探中具有顯著優(yōu)勢(shì)。文中就采用無(wú)線電波透視技術(shù)對(duì)山西某礦61303 綜采工作面進(jìn)行探測(cè)，為采面安全回采創(chuàng)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(gòu)造背面，井田開采范圍內(nèi)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(qū)域向斜構(gòu)造影響，井田開采煤層西北側(cè)傾角較大、局部可達(dá)到10°～15°，東南側(cè)煤層傾角較小、一般在5°以內(nèi)?，F(xiàn)階段礦井生產(chǎn)主要集中在6 采區(qū)，61303 綜采工作面設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)450 m、傾向長(zhǎng)156 m，回采的13 號(hào)煤層厚度2.7～6.9 m，平均4.6 m，煤層直接為細(xì)砂巖、粉砂巖互層；基本頂為粉砂巖、頁(yè)巖互層；直接底為泥巖。

根據(jù)以往采面開采情況，預(yù)計(jì)61303 綜采工作面內(nèi)會(huì)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(wú)計(jì)劃揭露斷層等情況，針對(duì)61303 綜采工作面開采實(shí)際情況，提出在回采巷道內(nèi)采用無(wú)線電波透視技術(shù)對(duì)采面內(nèi)隱伏構(gòu)造進(jìn)行探測(cè)。

2 無(wú)線電波透視技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2.1 探測(cè)方案

2.1.1 探測(cè)設(shè)備及探測(cè)點(diǎn)布置

61303 綜采工作面無(wú)線電波探測(cè)工作于2019 年9 月開始，探測(cè)采用型號(hào)WKT 透視儀，對(duì)采面開采范圍內(nèi)隱伏煤層變薄區(qū)、陷落柱以及斷層等地質(zhì)構(gòu)造異常區(qū)進(jìn)行探測(cè)。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、初探等，最終確定無(wú)線電波探測(cè)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(jié)構(gòu)圖

61303 綜采工作面無(wú)線電波探測(cè)采用定點(diǎn)交匯方法，探測(cè)長(zhǎng)度為760 m、測(cè)點(diǎn)布置間距均為10 m。發(fā)射、接收均采用定點(diǎn)觀測(cè)系統(tǒng)，即在采面一側(cè)巷道內(nèi)發(fā)射無(wú)線電信號(hào)、另一側(cè)巷內(nèi)接收無(wú)線電信號(hào)。在采面運(yùn)輸巷內(nèi)共布置9 個(gè)發(fā)射點(diǎn)，每個(gè)發(fā)射點(diǎn)對(duì)應(yīng)11個(gè)接收點(diǎn)；在回風(fēng)巷內(nèi)布置9 個(gè)發(fā)射點(diǎn)，對(duì)用接收點(diǎn)位于采面運(yùn)輸巷。具體無(wú)線電波探測(cè)發(fā)射點(diǎn)、接收點(diǎn)布置見圖2 所示。

圖2 無(wú)線電波探測(cè)發(fā)射點(diǎn)、接收點(diǎn)布置示意圖

2.1.2 探測(cè)技術(shù)措施

1）在對(duì)61303 綜采工作面進(jìn)行探測(cè)前，做好設(shè)備檢查、施工安全準(zhǔn)備等工作，并按照預(yù)先探測(cè)計(jì)劃合理分配發(fā)射人員、接收人員。

2）在61303 綜采工作面探測(cè)范圍內(nèi)，在采面運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷內(nèi)間隔10 m 布置標(biāo)記點(diǎn)，定向發(fā)射無(wú)線電波，接收點(diǎn)相對(duì)于發(fā)射點(diǎn)呈扇型布置。

3）無(wú)線電波探測(cè)采用分次循環(huán)工作方式，即第一次探測(cè)時(shí)將所有發(fā)射點(diǎn)均布置在運(yùn)輸巷內(nèi)，接收點(diǎn)均位于回風(fēng)巷內(nèi)；當(dāng)完成第一次探測(cè)工作后所有發(fā)射點(diǎn)均移至回風(fēng)巷內(nèi)、接收點(diǎn)均布置在運(yùn)輸巷中。

4）在進(jìn)行無(wú)線電觀測(cè)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行探測(cè)，發(fā)射點(diǎn)內(nèi)WKT 透視儀應(yīng)保持穩(wěn)定，發(fā)射天線需平行巷道。

5）接收點(diǎn)位置天線環(huán)面應(yīng)對(duì)準(zhǔn)WKT 透視儀發(fā)射方向，以便精準(zhǔn)的獲取到無(wú)線電探測(cè)信號(hào)。

2.2 無(wú)線電探測(cè)成果分析

采用WKT 透視儀對(duì)61303 綜采工作面進(jìn)行無(wú)線電探測(cè)，并采用專業(yè)軟件分析探測(cè)數(shù)據(jù)，在采面內(nèi)共計(jì)圈定2 個(gè)物探異常區(qū)，具體采面物探成果見圖3 所示。具體探測(cè)分析結(jié)果為：

圖3 采面無(wú)線電透視探測(cè)成果

1）在61303 綜采工作面探測(cè)時(shí)使用的WKT 坑透儀具有抗干擾能力強(qiáng)、設(shè)備性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，本次探測(cè)使用的460.8 kHz 頻率可滿足采面探測(cè)需要。采面回采巷道揭露的地質(zhì)異常區(qū)在物探成果圖上均有一定表征。

2）本次物探共計(jì)確定2 個(gè)地質(zhì)異常區(qū)，異常區(qū)分別位于采面運(yùn)輸巷280～370 m 范圍內(nèi)，傾向方向與運(yùn)輸巷相距30 m；采面回風(fēng)巷335～367 m 位置，傾向方向與回風(fēng)巷相距50 m。圈定的物探異常區(qū)分別為煤層變薄區(qū)、落差1.5 m 以內(nèi)斷層。

3）在61303 綜采工作面運(yùn)輸巷掘進(jìn)至293～367 m時(shí)，揭露有厚度在1.5 m 以內(nèi)的地包；在回風(fēng)巷掘進(jìn)至360 m 位置時(shí)，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(zhì)構(gòu)造與物探圈定的地質(zhì)異常區(qū)范圍基本一致。

3 結(jié)論

文中采用無(wú)線電波透視技術(shù)對(duì)山西某礦61303綜采工作面開采范圍內(nèi)隱伏地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)異常體等發(fā)育情況進(jìn)行探測(cè)，以便為采面后續(xù)生產(chǎn)提供指導(dǎo)。依據(jù)采面實(shí)際情況，對(duì)無(wú)線電探測(cè)技術(shù)測(cè)點(diǎn)布置方案以及探測(cè)流程等進(jìn)行設(shè)計(jì)。現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線電探測(cè)共計(jì)圈定2個(gè)地質(zhì)異常區(qū)，其中一個(gè)地質(zhì)異常區(qū)為煤層變薄區(qū)、另外一個(gè)地質(zhì)異常區(qū)為隱伏斷層、落差在1.5 m 以內(nèi)。

物探探測(cè)得到的隱伏構(gòu)造與采面回采巷道揭露煤層變化以及鉆孔探測(cè)獲取到的地層資料一致。通過(guò)物探探測(cè)成果，采面在提前采取應(yīng)對(duì)措施確?；夭砂踩?/p>