第五讲(无线电波透视)
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无线电波透视法在工作簡构造探测中的应用□段宁宁山西义棠煤业有限责任公司,山西介休 032000摘荽I陷落柱、断层、煤厚变化、褶曲等是煤矿巷道掘进和工作面回采过程中常见的地质异常构造,本文以探测义棠煤业公司020710工作面内构造发育情况为例,通过实例分析和探查对比,进一步说明应用无线电波透视法探查工作面内部隐伏异常地盾构造的重要意义。
关键词:无线电波透视;电磁波;隐伏地质构造0引言无线电波透视技术能够精确地勘探察直接开采矿石的 工作地点中的地质异常体,掌握工作面中的隐伏构造的发 展延伸和规模确保采煤工作的顺利进行是矿井地质工作中 的重要任务。
义棠煤业公司自2009年即引进矿井无线电波 坑道勘探技术,通过近10年的发展,公司技术人员已基本 熟练拿握坑透技术操作及数据处理,本次在020710工作面 探查隐伏地质构造,取得良好的效果。
1无线电波透视法原理电磁波穿透过程中不同的介质对电磁波的吸收损耗是 不同的,在矿井中,电磁波会因为在穿越上下两个岩层之 间分布的煤炭层的过程中碰上陷落柱、断层和别的一些构 造的时候,由于发生吸收、衰减甚至是屏蔽的现象,会产 生数据异常现象。
为了对地质现象进行推理学习,就需要 研究电磁波在地质体和采区煤层,还有各种构造下所产生 的一些影响。
坑透是无线电波透视勘探一般适用于已完成掘进的工 作面的两个顺槽之内,发射点和接收点分别布置在巷道两 顺槽需要进行坑透的区域。
在进行坑透勘探的时候,先选 定一条巷道作为布置发射点的巷道,也叫发射巷道。
当在 发射巷道的某一点进行发射时,发射机向工作面煤体中发 射某一固定频率(一般选用365 Hz)的电磁波,在同一工 作面对应的的巷道中对发射过来的电磁波进行接收,获取 实测场强值。
如果工作面煤层中存在断层等构造时,断层 等构造会对电磁波信号进行发射、屏蔽或吸收,从而导致 接收机收到的电磁场强度变低。
一般在工作面顺槽布S多 个发射点和接收点进行观测,则形成透视异常区。
矿井无线电波透视安全措施一、基本原理无线电波透视(WKT ),简称坑透,矿井电磁波透视技术,就是根据电磁波在煤层中的传播特性而研制的一种收、发电磁波的仪器和资料处理系统。
交替成层的含煤地层是非均匀介质,电磁波在含煤地层中传播可分解为垂直层理和平行层理方向,在垂直层理方向是非均匀介质,在同一煤层一定范围内平行层理方向上可近似认为是均匀的。
采面巷道通常都是布置在同一煤层中,电磁波透视是在顺煤层的两巷道或两钻孔中进行,因此透视时的电磁波传播仍可利用均匀介质中的传播公式,假设辐射源(天线轴)中点O 为原点,在近似均匀、各项同性煤层中,观测点P 到O 点的距离为r ,P 点的电磁波场强度Hp 由下式表示:)(0θβf r e H H rP -=式中:0H — 决定于发射功率和天线周围煤层的初始场强; β— 煤层对电磁波的吸收系数;r —P 点到O 点的直线距离(m);)(θf —方向性因子,θ是偶极子轴与观测点方向的夹角。
在辐射条件不随时间变化时,Ho 是一常数,吸收系数β是影响场强幅值的主要参数,它的值越大,场强变化就越大。
吸收系数与电磁波频率和煤层的电阻率等电性参数有直接关系:在同一均匀煤层中,频率越高吸收系数就越大,电磁波穿透煤层距离就近;煤层电阻率越低,吸收系数也越大。
煤层中断裂构造的界面,构造引起的煤层破碎带、煤层破坏软分层带以及富含水低电阻率带等都能对电磁波产生折射、反射和吸收,造成电磁波能量的损耗。
如果发射源发射的电磁波穿越煤层途径中,存在断层、陷落柱、富含水带、顶板垮塌和富集水的采空区、冲刷、煤层产状变化带、煤层厚度变化和煤层破坏软分层带等地质异常体时,接收到的电磁波能量就会明显减弱,这就会形成透视阴影(•异常区)。
可见,矿井电磁波透视技术在探测矿井采面和顺煤层两钻孔之间、两石门之间内的地质异常体及瓦斯灾害区是有理论依据的,是完全可行的。
二、作业流程坑透作业需提前在巷道中布置测点,一般按照10米一个点布置两条巷道。
无线电波透视法及其应用摘要:预先探明待采工作面的地质构造以保证采煤特别是综采的顺利进行, 是矿井地质工作中的重要任务。
随着采煤机械化程度的提高, 要求在采前探清待采工作面内的地质构造及地质现象的程度越来越高。
只局限地应用传统的地质手段和方法已不能很好地适应现代化采煤的要求。
无线电波透视法是利用无线电波在钻孔和坑道中的发射和接收来确定地下介质特性和地质构造的一种物探方法。
当电磁波在地下有耗介质中传播时,遇到岩性不同的分界面就会产生不同的电磁波反射、折射、透射和频散、吸收等,通过研究接收到的电磁波的性质达到探测地下目标物的目的。
本文简述了该方法的理论,描述了方法的分类,概述了目前使用的发射天线、接收天线和常用的仪器,总结了井下工作方法和解释方法,最后给出了应用实例说明其应用效果。
关键词: 综采无线电波透视法发射接收资料解释1无线电波透视法技术原理1.1点电流元在无限均匀有耗介质中的场点电流元是指长度无限小或较波长甚小的线性电流单元,又称电偶极子或基本电阵子。
它本身不能单独存在,但是组成实际天线的基本单元。
设电偶极子位于球坐标系的原点,且沿坐标系的z 轴方向放置。
电偶极子的电流强度为I,是常数;dl 是电偶极子的长度,且电偶极子的长度dl≤el 和dl≤r(这里el 是导电介质中的波长,r 为收发距),因此,可以近视地认为电偶极子是位于坐标原点的点电源。
在钻孔无线电波透视法的实际应用中,一般要求接收天线位于发射天线的远区场,即当kr≥1 或r≥el 时,电场分量和磁场分量可由下式表示它们是电偶极子在远区场条件下产生的电磁场分量。
Hϕ表示的是磁场分量,E ϒ、Eϴ表示的是电场分量,电场分量与磁场分量之比为:η称为介质的波阻抗。
在自由空间中,ε= ε0,μ=μ0,易于求出η=η0=120π。
1.2无线电波透视法工作原理无线电波透视法是根据电磁波在地下岩层中传播时,由于各种岩层和煤层的电性(电阻率ρ和介电常数ε) 的不同,它们对电磁波的吸收不一致的原理,来探测待采工作面内的地质异常体。