关于无线电波坑道透视技术的几点思考

无线电波坑道透视法在煤矿井下水力压裂效果评价中的应用李好【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2017(041)004【摘要】文中阐述了无线电波坑道透视法评价水力压裂效果的原理、方法,提出了面积法定量评价方法.并以重庆松藻煤矿3211S工作面水力压裂前后的无线电波坑道透视探测资料为例,深入开展了压裂前、压裂后的无线电波衰减系数等值线成果图对比分析研究,并采用面积法定量评价了3211S工作面水力压裂效果,经矿方提供的巷道揭露断层地质资料验证了面积法定量评价水压裂效果方法的可靠性、准确性.该评价方法能有效指导二次补充水力压裂孔的合理布置,能优化同煤层的顺层水力压裂施工设计方案,节约大量设计、施工成本,能产生较好的经济和社会效益.无线电波坑道透视法具有物探方法成熟、操作简单、仪器轻便、探测结果精度高等优点,该评价方法值得在煤矿井下回采工作面水力压裂施工中大力推广应用.%This paper describes the principle and method about using radio wave tunnel penetration method to evaluate fracturing effect,and presents area method for quantitative evaluation.In the case of sounding data of 3211S working surface of the Songzao coal mine,the author developed comparative research on radio wave attenuation coefficient contour maps before and after fracture.Area quantitative evaluation method put forward in this paper was used for quantitative evaluation of fracturing effect of 3211S working surface.In addition,fault geological data exposed by tunnel verified the reliability and accuracy of using area quantitative evaluationmethod.This evaluation method can effectively guide reasonable layout of two supplementary hydraulic fracturing holes,and optimize construction design scheme of coal seams hydraulic fracturing.Moreover,it can save a lot of design and construction cost,and produce good economic and social benefits.Radio wave tunnel penetration method has many advantages,such as maturity of geophysical method, simplicity of operator,portable instrument,and high accuracy of detection results.This method has been used to evaluate fracturing effect of mining faces of the same coal seam in underground coal mine and obtained good results.Hence it is worthy of popularization and application.【总页数】7页(P741-747)【作者】李好【作者单位】中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400039【正文语种】中文【中图分类】TP631.4【相关文献】1.坑道无线电波透视法在探测井下陷落柱中的应用 [J], 张戬2.矿井小构造与瓦斯的坑道无线电波透视法应用分析 [J], 岳洪波;李东会3.无线电波坑道透视法在煤矿地质中的应用 [J], 李文锋4.无线电波坑道透视技术在煤矿井下陷落柱探测中的应用 [J], 杜木民5.无线电波坑道透视法在煤炭生产中的研究应用 [J], 王振虎韩文忠郭龙齐振洪因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

无线电波坑道透视仪在采煤工作面中的应用作者：南建华来源：《中国科技博览》2013年第31期[摘要]无线电波坑道透视仪，简称坑透仪。

其功能是利用电磁波在介质中的传播特性，探测矿井回采工作面中的地质构造，如陷落住、断层、火成岩、煤层厚度变化、冲刷区、瓦斯富集区及突水构造等。

可合理进行工作面回采设计，减少大量钻探工程量，节省费用，提高采煤时对事故隐患的预知性，有效避免事故发生，减少损失，增加矿井安全，具有显著的经济效益和广泛的社会效益。

[关键词]坑透技术地质构造工作面探测中图分类号：P631 文献标识码：P 文章编号：1009―914X（2013）31―0203―01前言在煤矿生产过程中，预先摸清回采工作面的地质构造，合理进行工作面回采设计，以保证综采的顺利进行，是矿井工作的重要任务。

阳煤集团是我国最大的无烟煤生产基地。

随着综合机械化采煤技术的不断发展，隐伏地质构造对煤炭生产的影响愈加凸显，1995～2000年阳煤集团每年因地质构造造成少生产煤炭约150万吨，损失超过1.5亿元。

所以，加强矿井地质资料的管理，提高地质工作人员的素质，采用先进的探测设备，是高产高效矿井的先决条件。

1 WKT—E型坑透仪使用条件及应用范围1、使用环境条件：坑透仪是用来探测：顺煤层两煤巷、两钻孔或煤巷与钻孔之间的各种地质构造异常体。

发射机与接收机分别位于不同巷道或钻孔中，同时做等距离移动，逐点发射和接收。

或发射机在一定时间内相对固定位置，接收机在一定范围内逐点观察测其场强值。

2、主要应用在探测：①地质构造破坏软分层带、瓦斯富集带等瓦斯灾害区；②直径10米以上的陷落柱；③大于1／2煤厚的断层；④富含水带；⑤顶板垮塌或富集水的采空区；⑥煤层厚度、夹矸及产状变化带；2 WKT—E型坑透仪工作原理无线电波在煤（岩）层中传播时，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，但由于各种煤（岩）层电性（电阻率、介电常数等）的不同，它们对电磁波能量的吸收有着一定的差异，电阻率较低的煤（岩）具有较大的吸收作用。

无线电波透视法（坑透）从上世纪20年度苏联A·A·彼得罗夫斯基院士提出设想至今，在坑道找矿、煤层工作面构造探测等方面取得了很好的应用效果。

对于无线电波透视法的资料处理，早期采用手工计算、绘图，比较繁琐、工作量大；随着电子计算机技术的发展，采用计算机自动处理的技术逐渐被推广应用，使资料处理效率得到了很大的提高，减轻了地球物理工作者的劳动强度。

从无线电波透视法理论出发，结合无线电波资料处理、解释以及生产报告撰写要求，设计了条件试验分析、异常数据的编辑、多方法的求参分析功能、单点综合曲线绘制、单巷道多测点综合曲线绘制、工作面内吸收系数的反演计算等功能，满足无线电波透视法资料处理高效、准确的要求。

坑透资料的基本处理流程如下：一、参考处理流程对坑透资料的基本处理步骤如下：1.进行“文件->新建工程”操作，输入工程名称、各拐点坐标等工程参数。

2.进行“数据->测值输入”操作，输入各发射点对应的实测场强值及参数。

3.若存在条件试验，可以执行菜单中的“条件试验分析”，采用回归算法分析初始场强H0及吸收系数β。

4.进行“参数分析”操作，可以选择“实测场强法”、“图解法”、“回归分析法”，对各个发射点对应的接收场强值进行初始场强H0及吸收系数β分析，掌握测区的电磁参数。

5.进行“层析成像计算”操作，选择“绝对衰减法”或“相对衰减法”进行CT成像反演计算。

6.进行“结果输出”操作，将反演结果输出为文本格式，可以利用Surfer等专业绘图软件进行绘图操作。

7.进行“图形查看”操作，可以根据资料解释、报告撰写的要求，输出各种曲线。

对于已经存在的工程，可以执行“打开工程”操作，然后再进行3~7步。

二、新建工程点击菜单中的“文件”->“新建工程”，弹出对话框：图2-1 新建工程对话框http:// 好pan.好baidu.好com/s/好1o6I5uyu——去掉“好”，见演示程序。

（1）输入工程名称、组成工作面的拐点总数、发射点数目。

无线电坑透在综采工作面中应用摘要:坑透CT成像技术主要应用于煤矿采煤工作面隐伏地质构造、煤层厚度变化等地质异常体的探测。

通过分析潘一矿2321(3)综采工作面坑透CT的施工方法和地质构造探测成果,结合回采实际揭露资料,证明无线电坑透在淮南矿区的应用效果比较理想。

关键词:坑透地质构造异常2331(3)综采工作面位于F4正断层上盘～F5逆断层上盘之间,13-1煤层厚度4.53m～6.0m,平均煤厚5.44m。

煤层顶板为泥岩、中细砂岩,底板砂质泥岩。

按设计停采线计算,工作面上顺槽长度890m,下顺槽长920m,倾斜长160m。

巷道掘进期间共揭露7条,其中1条为逆断层,地质条件工作面由东向西从简单至复杂。

此次探测目的主要有以下三个:(1)探明工作面内落差大于1/2煤厚的断层位置及其延伸;(2)探测并圈定煤层厚度小于1/2正常煤厚的薄煤带的范围;(3)探测并圈定直径大于15m陷落柱的位置及范围。

1 无线电波坑道透视法的基本原理1.1 坑道透视法的物理基础电磁波在地下岩层中传播时,由于各种岩矿石电性(电阻率ρ、介电常数ε等)不同,它们对电磁波能量吸收有一定的差异,电阻率低的岩矿石具有较大的吸收作用。

研究煤层与各种岩石及地质构造对电磁波传播的影响(包括吸收、反射、二次辐射等作用)所造成的各种异常,从而进行地质推断解释,这就是坑道透视法的物理基础。

如表1所示。

一般情况下,煤层电阻率与煤层顶底板之间电性差异越大,异常反映越明显,坑透效果会越好。

1.2 电磁波在均匀介质中的辐射场由于采煤工作面的巷道通常都布置在煤层中(除寻找因断层断失的煤层而外)这一煤矿技术条件,如果在透视时,使发射机与接收机处在同一煤层中,可利用均匀各向同性介质中应用的较为简单的公式进行计算和解释。

1.3 电磁波在均匀介质中辐射场表达式式中:H0为决定于发射功率和天线周围介质的初始场强;β为介质对电磁波能量的吸收系数;r为观测点到辐射源的直线距离。

§3.4 矿井无线电波透视CT 成像技术坑道无线电波透视法（又称坑透法）是较早用于查明工作面内部的地质构造的物探方法。

随着采煤机械化程度的提高，要求在开采前查清工作面内隐伏构造及其它影响正常开采的不良地质体的程度越来越高，在这方面坑道无线电波透视法发挥了极其重要的作用。

经过20多年的发展，特别是CT 成像技术的应用，使得坑透技术探测工作面内小构造异常的能力大幅度提高，将坑透结果用于水文地质的综合分析，在煤矿防治水工作中的作用也逐步提高。

3.4.1 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（电阻率ρ和介电常数ε）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，造成能量的损耗。

因此在矿井地质条件下，如果发射源发射的电磁波在穿过煤层途中遇到断层、陷落柱、含水裂隙、煤层变薄区或其它构造时，波能量将被吸收或完全屏蔽，则在接收巷道收到微弱信号或收不到透射信号，形成透视异常区，即为所要探测异常体的位置和范围（如图3-4-1）。

η（a ）矿井巷道工作布置图 （b ）衰减曲线剖面图图3-4-1 电磁波透视法工作原理图目前的坑透仪器，只测某个固定频率的透射电磁波的磁场振幅分量。

在电磁波射线路径上介质电磁性质的变化和波阻抗的变化，造成电磁场强度的变化；反之，分析电磁场强度的变化，就可以预测测区介质的物性变化。

煤层中传播的电磁波在介质中任意点的磁场表达式可表示为θβsin 0re H H r-= （3-4-1） 式中 H — 介质中某点的实测场强；0H — 决定发射功率和周围介质的初始辐射场强；r — 发射机与接收机之间的直线距离；β— 决定于工作频率、介质电阻率、介电常数等参数的介质吸收系数；θ— 发射天线轴与观测点方向间的夹角。

显然，H 值随r 和β而变化，其中射线路径上β值的变化，是使H 值发生异常变化的关键因素。