无线电波透视快速勘探技术及其应用

无线电波透视技术作为探测煤层工作面内地质构造的一种较为成熟方法,具有快速、轻便、透距大、成本低等优点,但也存在现场观测系统单一、耗时长、接收操作员劳动强度大等缺点。通过对无线电波透视技术现场观测系统的改进,提出"一发双收"数据采集方法及数据校正处理技术。由于"一发双收"的数据是由两个接收机同时接收,因此其数据必须经过校正才能使用。在数据采集中:一是要求两台接收机在一条测线同一地点的场强值差别很小;二是要求做到数据采集中至少存在一个重合接收点,且其重合点数据比值应在0.98～1.02范围内。"一发双收"数据使用无线电波透视CT软件系统处理软件进行拼接,若数据曲线出现阶梯跳跃,则应把低值(或者高值)乘以该重合点数据的比值以保证曲线平滑。在张集煤矿1114(3)工作面探测实践中,使用该技术探测画出其工作面存在三个主要异常区:1#异常区在退尺20~100m处为断层影响区;2#异常区退尺480~560m处为断层影响区;3#异常区在退尺1200~1300m处为断层和薄煤影响区。目前该工作面探测区已经回采,探测结果与实际回采验证结果比较吻合,说明一发双收的探测方式可行。     

充水溶洞特征的高密度电阻率法反演分析研究

在高密度电法勘探中,不同性质的溶洞其反演电阻率特征有差异,溶洞为空洞时反演电阻率表现为高阻,充满水时表现则为低阻,而充水溶洞的电阻率反演特征很难判断。文章通过构建不同充水程度的溶洞模型进行正演模拟,利用最小二乘法对模型的地电断面进行反演,对比不同反演成像模型的地电响应特征。结果表明,充水溶洞的电阻率随溶洞充水量的增加而减小,低阻的范围随着水量的增加而不断扩大,其可分辨性强。野外探查资料进一步验证了模拟结果,所获得的认识对地下溶洞的电法探测分析具有一定的指导意义。      

回采工作面多频率无线电波透视探测研究

对煤矿井下回采工作面多频率无线电波透视探测进行了研究,分析了多频率探测的实测场强值及层析成像结果。研究结果表明:对同一工作面采用多个频率进行探测,其中较低的频率穿透性较好,但仅对物性差异较大的地质异常区能够反映,相对较高的频率对地质异常区的探测较为灵敏;对于工作面宽度240 m的中厚煤层,最佳的探测频率为0.158 MHz;坑透发射点距断层较近时,可以结合不同频率探测结果,综合圈定地质异常区。      

矿井多极供电电阻率法超前探测技术研究

矿井直流电阻率法超前探测技术在坑道安全掘进中发挥着重要作用.论文概述了矿井直流电阻率法超前探测技术的提出与发展,着重分析"多极供电观测"数据处理、成果表达及其应用效果,并指出存在的问题.根据目前矿井安全高效开采的需求,论文认为高分辨率超前预测预报是矿井电阻率法发展的主要方向.     

综采工作面薄煤区无线电波多频率透视精细探测

对于综采工作面内的大范围薄煤区,采用无线电波单频率透视探测难以准确反映,严重影响工作面高效安全生产。为更加精细探查大范围薄煤区赋存情况,提出了无线电波多频率透视探测方法。以淮河能源集团张集矿1610A综采工作面为研究对象,根据研究区地质条件,选取0.088、0.158、0.365、0.965 MHz 4个频率透视探测,圈定了薄煤区范围,对透视场强值及吸收系数值与工作频率的关系进行了分析。结果表明:随工作频率的升高,无线电波透视场强值总体上表现出下降的趋势,煤岩吸收系数值表现出上升的趋势;同一频率探测,煤层变薄程度越低,透视场强值越高,煤岩吸收系数值越低;不同频率探测,煤层变薄程度越低,不同频率的透视场强及吸收系数值差异越小;煤层变薄程度高的薄煤区在多个频率探测结果上均有反映,而变薄程度低的薄煤区仅在较高频率上有反映。多频率探测圈定的2个薄煤区范围与回采揭露验证相符合,证实多频率探测能够有效识别并圈定不同程度变薄区的影响范围,实现对煤层变薄区的精细探测。大于等于0.965 MHz频率的无线电波菲涅尔带窄,能量近线性传播,能够识别出走向上相距10 m的2个薄煤区。采用无线电波多频率探测可以实现工作面大范围地质异常区的精细探测。      

高瓦斯煤层间岩巷瓦斯异常区物探及化探探查

在高瓦斯煤层间掘进的岩巷,有时会揭示局部瓦斯异常区,导致岩巷内瓦斯含量突然升高甚至出现瓦斯超限现象。瓦斯异常区通常为相对无水裂隙区,与周围岩层相比存在电阻率、波阻抗等物性差异,适合采用地球物理勘探手段探查其赋存范围;同时瓦斯气源主要产自煤的形成和变质过程,因此不同煤层的瓦斯具有不同的地球化学特征,特别是碳同位素比值差异明显,适合采用地球化学手段确定瓦斯气源。淮南矿业集团谢桥矿1252(3)工作面底抽巷位于两个高瓦斯煤层中间,在巷道掘进过程中,迎头段锚杆孔涌出大量瓦斯,导致巷道瓦斯超限。依据瓦斯异常区在三维电阻率剖面上表现为较高视电阻率值,在地震反射波时间剖面上表现为相位错动及长尾状波形等特征,确定了气源裂隙带的发育方向为底抽巷顶板至13-1煤层,并圈定了异常范围。通过对岩巷瓦斯异常区、13-1煤、11-2煤层的瓦斯气样进行地球化学分析,发现瓦斯异常区中碳同位素δ13C与13-1煤层具有很高的相似度,即认为该瓦斯异常主要来源于13-1煤层;另外地球化学分析结果表明利用气体组份不易区分来源煤层。     

坑透和并行电法探查大面宽综采工作面地质异常探讨

对于宽度＜150m的采掘工作面,坑透具有探测效果显著、快速经济的特点,成为探测地质异常的首选物探技术;对于工作面宽度＞150m,坑透则会出现勘探盲区,而双巷并行电法探测不但能弥补坑透的不足,且对探测工作面内薄煤区(无煤区)及较大断层的效果较好,并具有相对快速经济的优势.针对大面宽综采工作面存在的地质异常问题,提出采用坑透和并行电法综合探测的方法,即在工作面形成后,首先对整个工作面进行坑透探测,查明地质异常区的赋存情况;针对大范围坑透场强低值区,采用双巷并行电法探测该范围是否存在薄煤区及较大断层影响区;并结合巷道实见地质资料及钻探验证手段,对工作面内地质异常分布情况进行解释.淮南矿业集团张集矿1412(1)工作面的探测及验证实例表明,该方法较好地查明了大面宽综采工作面内地质异常区的分布范围,有力地指导了该面采掘方案调整,确保了工作面的顺利生产.     

综采工作面煤厚变化电磁波透视探测响应

综采工作面常有较大的煤厚变化,影响煤炭安全高效生产,需要在回采前探测煤厚变化情况。为掌握煤厚变化对电磁波透视探查的响应特征,采用仿真软件,建立了工作面三维模型,对不同煤岩电阻率比值的煤厚变化进行了电磁波透视探测模拟。结果表明：随煤厚减小,不同煤岩电阻率比值的透视场强值均呈抛物线型下降,说明煤厚越小,电磁波透视能力越差;同一煤厚值,煤岩电阻率比值越大,透视场强值越大,能够透视的距离越大;煤厚8 m以下工作面,场强变化率大,煤厚变化引起的场强值变化明显,可以仅采用相对煤厚变化解释地质异常变化情况;煤厚8 m以上工作面,场强变化率值相对较小,煤厚变化引起的场强值变化不明显,不能仅采用相对煤厚变化解释地质异常区,应结合煤岩电阻率比值和正常煤层厚度,根据煤厚场强变化率来确定恰当的煤厚变薄值来圈定地质异常区。陕西金源招贤矿业有限公司1305工作面探测结果表明：工作面煤层厚度从16.4 m减薄到11.2 m,平均场强变化率为1.233 8 dB/m,反映特厚煤层工作面随煤厚减小透视场强值缓慢降低。淮河能源集团张集矿1610A工作面探测结果表明：工作面煤层厚度从5.8 m减薄到2.0 m,平均场强变化...     

工作面无线电波透视实测场强成像分析及应用

为提高坑透数据解释效果,通过对工作面无线电波透视磁场强度的理论分析与公式推导,表明在正常煤层范围,场强值的变化主要受观测点几何位置控制;而在观测点场强路径穿过地质异常区时,主要影响因素为地质异常区内路径长及电磁波能量吸收系数值。将场强值H与观测点路径长R的乘积命名为M,则正常煤层段M可视为常量,而在地质异常存在范围,M值显著降低。将工作面划分为若干小单元,进行M值层析成像反演,可求取工作面各单元M值,再除以工作面平均宽度,得到各单元格场强值,从而获得工作面实测场强成像图。张集矿探测表明,该方法较好地反映了工作面内地质异常区的平面分布情况,回采验证探测结果可靠。作为新的解释手段,正在实际坑透探测中广泛应用。