1010岱河煤矿3536面坑透探测成果报告讲解.docx
- 文档编号:12304041
- 上传时间:2023-04-18
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:221.11KB
1010岱河煤矿3536面坑透探测成果报告讲解.docx
《1010岱河煤矿3536面坑透探测成果报告讲解.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《1010岱河煤矿3536面坑透探测成果报告讲解.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
1010岱河煤矿3536面坑透探测成果报告讲解
淮北矿业股份有限公司
岱河煤矿Ⅲ536工作面坑透测试
成果报告
淮北矿业股份有限公司岱河煤矿
安徽理工大学高科技中心
2014年10月
项目名称
岱河煤矿Ⅲ536工作面坑透测试
实施地点
淮北市岱河煤矿
完成单位
淮北矿业股份有限公司岱河煤矿
安徽理工大学高科技中心
主要完成人
淮北矿业股份有限公司岱河煤矿:
安徽理工大学高科技中心:
报告提交单位
安徽理工大学高科技中心(签章)
编制
审核
项目负责
技术负责
目录
1工程概况1
2探测任务1
3无线电波透视法探测方法原理1
3.1无线电波透视法基本原理1
3.2无线电波透视方法2
3.2.1透视工作方法2
3.2.2使用仪器及工作频率3
3.2.3井下干扰及其排除措施3
3.3资料整理与解释4
3.3.1场强对比法4
3.3.2CT成像法4
4施工布置与数据采集6
4.1现场观测系统布置6
4.2质量评述6
5探测结果7
5.1实测场强值曲线图7
5.2无线电波透视实测场强交汇成像7
5.3无线电波透视CT成像8
6综合结果与建议8
6.1探测解释成果8
6.2建议9
附图1无线电波透视实测场强图10
附图2无线电波透视CT成像图11
附图3无线电波透视CT成像资料解释图12
1工程概况
Ⅲ536工作面走向长约245m,倾斜宽约65~195m,位于马庄村址和农田;井下位置:
该面北部为EF1-1断层防水煤柱,西部为Ⅲ434工作面采空区及5煤未采区,南部为岱河矿第三道岩浆岩墙,东部为5煤未采区和Ⅲ3F10正断层。
煤层总厚度1~2.0m。
Ⅲ520工作面在风巷和机巷掘进遇到3条断层和4段火成岩。
为了进一步查明工作面内中小构造和地质异常体的赋存情况,本次采用无线电波透视CT成像技术探测工作面内地质异常区的赋存情况,为综采工作面安全高效回采提供有效的技术保障。
2探测任务
在Ⅲ536工作面,风巷360m和机巷460m范围内,进行无线电波透视CT技术探测,查明面内地质异常区赋存情况;利用实测场强曲线及煤层岩吸收系数反演CT结果进行物性分析;结合巷道实揭地质剖面综合分析断层及薄煤区等地质构造赋存情况。
具体任务如下:
(1)查明巷道揭露落差大于1.0m断层在面内的延展情况;
(2)查明工作面内落差大于1个煤厚的隐伏断层赋存情况;
(3)查明工作面内煤厚小于1/2正常煤厚的薄煤区赋存情况;
(4)查明工作面内岩浆岩分布情况。
3无线电波透视法探测方法原理
3.1无线电波透视法基本原理
电磁波在地下岩层中传播时,由于各种岩、矿石电性的不同,它们对电磁波能量吸收不同,低阻岩层对电磁波具有较强的吸收作用,当波前进方向遇到断裂构造所出现的界面时,电磁波将在界面上产生反射和折射作用,也造成能量的损耗。
因此,在矿井下,电磁波穿过煤层途中遇到断层、陷落柱或其它构造时,波能量被吸收或完全被屏蔽,则在接收巷道收到微弱信号或收不到透射信号,形成所谓的透视异常。
研究采区煤层、各种构造及地质体对电磁波的影响所造成的各种无线电波透视异常,从而进行地质推断和解释。
3.2无线电波透视方法
3.2.1透视工作方法
井下坑透法一般在两巷道间进行,如在回风巷布置发射点,向煤层中发射某一频率的电磁波,在运输巷安置接收机观测电磁场场强H信号,电磁波在煤层传播中遇到介质电性变化时,电磁波被吸收或屏蔽,接收信号显著减弱或收不到有效信号,如沿巷道多点观测,则形成所谓的透视异常。
发射点和接收点可布置在回风巷、运输巷等易于通行和干扰小的地段。
井下观测方法有同步法和定点法两种方式。
同步法是发射天线和接收天线分别位于不同巷道中,同时等距离移动,逐点发射和接收,较少采用。
如图3-1所示。
图3-1 无线电波坑道透视同步法发射与接收示意图
定点法是发射机相对固定于某巷道事先确定好的发射点位置上,接收机在相邻巷道一定范围内逐点沿巷道观测场强值。
又称定点交汇法。
一般发射点距50m,接收点距10m。
每一发射点,接收机可相应观测11个点。
如图3-2所示。
观测基本步骤:
(1)在观测前,预先安排好观测约定时间顺序,列出时间表格,发射和接收各持一份;
(2)观测时,严格按时间表执行,发射机天线应平行巷道,悬持成多边形,应保持发射信号稳定;
(3)接收天线环面对准发射机的方向,即观测最大值方向。
图3-2无线电波坑道透视定点法发射与接收范围示意图
3.2.2使用仪器及工作频率
地下电磁波衰减的透射异常区(“阴影”区)并非单由一次场的吸收所形成的,而且还受很多其它因素的影响。
如感应二次场引起的干涉、煤层(或岩层)的不均匀性和各向异性、直达波、巷道的反射及漫反射波,以及煤层顶底板的围岩波等。
所以观测场强值可能是几种波的综合值。
结果使“阴影”变得模糊,以至于不能准确判定异常体位置,因此,选择最佳工作频率是很关键的。
频率过高,即使是高阻的岩石也会产生明显的吸收作用,结果很可能不能突出要寻找的地质异常体的“阴影”区。
而地质异常体的围岩却形成了“阴影”区;如果频率过低,则由于一次绕射作用,使得要寻找的地质异常体可能被掩盖。
为了得到明显的“阴影”区,必须选择最佳的工作频率。
本次无线电波透视CT工作采用YCT-88型无线电波坑道透视仪,发射机和接收机为矿用本质安全型。
YCT-88型无线电波坑道透视仪,有4个频点0.088MHz、0.158MHz、0.365MHz和0.965MHz可供选用。
根据工作面的实际情况,采用0.158MHz。
3.2.3井下干扰及其排除措施
巷道中的人工导体,对电磁波的传播起干扰作用,但不同的导体对电磁波传播的影响不同。
(1)金属支架,对电磁波有少量的屏蔽吸收作用。
(2)接地的铁轨、电溜子,对电磁波有一定的导引作用。
存在二次场,实际观测中发现在铁轨附近,场的梯度较大,二次场的影响范围在0.8m以下,故接收天线环距铁轨、电溜子高于1m,二次场的影响就可忽略不计。
(3)悬挂在巷道壁上铁管的二次场的强弱,与距发射点的远近有关,在铁轨不连通的情况下,二次场很弱,接收天线环离开1m,影响可忽略不计,同巷发射接收,二次场的干扰,仅次于电缆干扰强度。
(4)电缆、金属锚网及其它导体,对电磁波有很好的导引作用。
天线辐射的电磁波感应到导线上沿着导线传播,成为电磁波的二次辐射源。
接收巷道有导线时,天线接收的场,有从煤层来的直达波和导线上的二次辐射场,当二次辐射场大于直达波时,它就掩盖了直达波,使透视工作无法进行。
3.3资料整理与解释
3.3.1场强对比法
通常用图示方法来描述沿观测巷道或在透射范围内场的变化规律。
综合曲线图:
将同一发射点对应接收点的实测场强H值、理论场值H0值和衰减系数η值按给定比例尺绘制成剖面图。
以接收点点位为横坐标。
交汇平面图:
在采区平面工程图上,标定各发射点和对应的接收点。
根据综合曲线确定边界点,将该点与对应的发射点连线,于是由不同发射点所对应的接收点绘出相应的边界射线,各射线所围定的范围便为异常体的平面位置,如图3-3所示。
图3-3无线电波透视曲线交汇法解释示意图
3.3.2CT成像法
工作面电磁波透视法采用偶极子天线发射,在介质中任意点的磁场表达式可表示为:
。
式中:
—决定于发射功率和天线周围介质的初始场强;
—介质对电磁波能量的吸收系数;
—观测点到辐射源的直线距离;
sinθ——方向性因子,一般可认为等于1。
如图3-4所示,把坑透工作面划分成有不同吸收系数的若干小单元(像元),每一小单元内可视为介质均匀的。
假设电磁波的第i个传播路径为ri,则它可以表示为若干小单元的距离之和:
,对没有射线穿过的小单元,可视dij=0,于是公式变成
。
两端取对数有:
若在多个发射点上对场强分别进行多重观测,便可形成矩阵方程:
[X][D]=[Y]
式中:
[X]——
未知数矩阵;[D]——
系数矩阵;[Y]——已知数矩阵,即实测值。
图3-4 坑透CT成像单元离散示意图
利用SIRT算法(SimultaneousIterativeReconstructionTechniques,同时迭代重构技术),计算矩阵方程可以反演各像元吸收系数值,从而实现工作面成像区内吸收系统反演成像。
利用反演计算结果可以绘制成像区吸收系数等值线图和色谱图。
4施工布置与数据采集
现场数据采集于2014年10月10日完成。
在机巷共布置10个发射点,对每个发射点在风巷接收16~31个实测场强值;在风巷布置12个发射点,对每个发射点在风巷接收21~31个实测场强值。
其中发射点间距为40m,接收点间距5m。
4.1现场观测系统布置
根据探测目的和现场实际情况,本次监测工作主要在Ⅲ520工作面走向长度风巷360m和机巷460m,倾向长度平均约65~195。
采用无线电波透视技术在风巷、机巷h和切眼巷道内分别发射和接收。
现场布置图如图4-1所示。
图4-1无线电透视CT现场探测布置
4.2质量评述
为了采集到高质量的第一手资料,现场采取如下技术措施:
A.本次坑透工作在采面内采用对发对收,每5m一个接收点,即一个物理测点,每40m布设一个发射点。
B.对应每个发射点,在另一巷的扇形对称区间接收16~31个点,以确保面内各物理测点有两次以上的覆盖。
C.天线离开电缆0.5m以上。
D.严格按照计划表施工,作好记录并标注出实际发射时间和实际接收时间。
总体上该煤层实测场强值变化范围很大,最高场强值在70~80db之间,最小值仅25~30db。
从实测数值来看,背景测试值很低,在10db左右,与最高场强值相比,有很大的变化范围,说明本次采集数据信噪比高,采集数据可靠。
5探测结果
采集数据采用无线电波透视CT软件系统进行反演,反演结果以实测场强曲线图、实测场强交会成像图和SIRT法叠代CT成像图表示。
CT成像图为煤岩层电磁波吸收系数值图,数据值大小用不同色标值表示,其中浅(白)色调为低电磁波吸收系数值,冷(蓝)色调为高电磁波吸收系数值。
5.1实测场强值曲线图
实测场强图见由附图1,由此可见:
1)距切眼230~360m区段为场强低值区段,其场强值多小于55db,相比穿透性较差。
这种现象表明,该段煤岩层对无线电波的吸收性强,可能为局部火成岩或局部薄煤区所致。
2)距切眼0~230m段总体场强值较高,其场强值在55~75db。
说明该段煤层无线电波透视能力强,煤层电阻率值较高,工作面煤岩层对无线电波的吸收系数值较小,代表了正常煤岩层无线电波场强的典型值。
5.2无线电波透视实测场强交汇成像
无线电波实测场强几何交汇成像见附图2,其中蓝色调区越深表明其场强值越低,即该段煤层无线电波穿透能力低,为潜在的构造异常区。
图中各段情况反映结果与实测场强曲线结果基本一致,即存在两大段强吸收区,在此不再赘述。
5.3无线电波透视CT成像
附图3为无线电波透视煤岩层吸收系数成像图。
该图中吸收系数的强弱表明煤层介质的差异,图中蓝色色标表示强吸收系数值,其蓝色越深表示存在异常的可能性越大,因此可以对内部构造及其特征进行判定。
由图可见:
1)距离切眼230~360m段,吸收系数值相对较高,该范围巷道揭露火成岩,受影响,产生一定的影响范围。
2)根据吸收系数值的差异可进一步分析不同异常区的特征及影响范围,本次探测共圈定4个构造异常区。
6综合结果与建议
根据实测场强曲线值变化特征和岩石吸收系数CT成像图综合分析,得出探测区地质解释如附图4所示,详细结果见所附CAD图,主要有4个透视异常区(图中圈定范围),对线状的异常区中心位置进行了标识并加以分析。
6.1探测解释成果
具体来说,各个异常区探测结果见表6-1所示。
表6-1探测解释构造异常区特征分析
序号
揭露位置距切眼距离(m)
异常特征说明
风巷
机巷
1#异常区
切2-切3点间
1)主要为揭露岩层变化所影响,H<1个煤厚
2)该范围沿煤层走向影响35m左右,沿倾向影响长度70m左右
3)对回采产生一定影响
4)位于探测边界,控制程度低。
2#异常区
风5~风7点间
80-170m
1)主要为揭露火成岩影响带,H>1个煤厚
2)该范围沿煤层走向影响100m左右,沿倾向影响长度90m左右
3)对回采产生影响较大。
3#异常区
295-350m
1)该范围沿煤层走向影响60m左右,沿倾向影响长度80m左右
2)该异常区处于巷道未掘段,受数据影响,控制程度低。
4#异常区
提3~回风5点间
1)主要为煤岩层变化所影响,H<1个煤厚
2)该范围沿煤层走向影响60m左右,沿倾向影响长度40m左右
3)对回采产生影响较小。
6.2建议
(1)对透视地质异常区,应加强工作面地质调查及地质预报工作,并建议生产单位及时采取相应措施。
(2)回采过程中对出现的地质异常及时记录,地质技术人员可结合场强分布和吸收系数色谱图进行深入解释。
同时与探测方技术人员联系,以便对透视成果资料进一步分析与修正。
附图1无线电波透视实测场强图
见CAD图
附图2无线电波透视CT成像图
见CAD图
附图3无线电波透视CT成像资料解释图
见CAD图
说明:
1)粉红色圈定区域为异常区;2)蓝色线段为探测解释的断层构造迹线。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 1010 煤矿 3536 面坑透 探测 成果 报告 讲解