地质工程毕业论文.doc

本科毕业论文本科毕业论文 张集矿张集矿 11-2 煤工作面无线电波透视资料分析研究煤工作面无线电波透视资料分析研究 radio waves perspective material analysis research for the mine 13-1 face in zhangji coal 学院（部）：地球与环境学院 专业班级： 地质工程 08-4 学生姓名： 韩旭 指导教师： 吴荣新教授 2012 年 05 月 30 日 i 张集矿 11-2 煤工作面无线电波透视资料分析研究 摘要 本文介绍了无线电波坑透仪的原理、测量方法、数据处理及分析方法。通 过在张集煤矿1122（1）和1212（1）综采工作面进行坑透试验，圈定出该工作 面存在的地质异常区域，揭示了该工作面隐伏的小构造的位置。资料显示了赋 存于张集矿11-2工作面的17个异常区，异常区内大于1个煤厚和大于1/2小于1个 煤厚的断层对煤矿回采有较大的影响。通过回采对比，揭示了该工作面所有地 质异常区的存在，且位置准确，综合解释准确率在80%以上，很好的指导了煤 矿安全生产工作,为工作面的采掘工作提供有效的保障。 关键词关键词: :无线电波无线电波，地质构造地质构造，地质异常区地质异常区 ii radio waves perspective material analysis research for the mine 13-1 face in zhangji coal abstract this paper introduces the radio waves pit, the principle of the instrument through measurement, data processing and analysis method. through zhangji coal mine in 1122 (1) and 1212 (1) fully mechanized working face to pit through test, the face of the existing delineating the geological anomaly area, revealed the face of the small structure concealed location. material shows hosted by 11-2 predictted the 17 abnormality area, more than 1 in abnormal coal thick and greater than 1/2 less than 1 a thick coal mining coal mine of fault on a major influence. through the recovery contrast, reveals the mining face all the existence geological anomalies, and accurate position, comprehensive interpretation accuracy of 80% or more. very good guidance to the work of safety production in coal mine, in the working face mining provide effective security work. keywords：radio waves ，geological structure ，geological anomaly area i 目录 摘要 abstract. 绪论1 1 概论1 1.1 无线电波技术简介1 1.2 无线电波基本原理.1-2 1.3 无线电波发展历史2 1.4 无线电波应用现状.2-3 2 资料处理3 2.1 综合曲线法.3-4 2.2 ct 成像法.4-5 3 施工方法技术5 3.1 同步法5-6 3.2 定点法6-7 4 仪器设备.7-8 5 张集矿 1122（1）工作面应用实例分析.9 5.1 现场工作条件9 5.2 质量评述10 5.3 实测场强值曲线图.10-11 5.4 无线电波透视实测场强交会成像12 5.5 无线电波透视 ct 成像.12 5.6 探测结论.12-24 6 张集矿 1212（1）工作面应用实例分析.25 6.1 工程概况25 6.2 实测场强曲线图.25-27 6.3 无线电波透视实测场强交会成像27 6.4 无线电波透视 ct 成像.27 6.5 探测结论.27-35 7 结论36 参考文献.36-37 谢辞38 1 绪论 为了正确指导煤矿的采掘工作,要求随着采掘巷道施工及时了解其构造发育 特征,以便进行指导采煤工作。运用无线电波坑道透视技术探测煤层工作面内地 质构造分布情况 ,是依据电磁波穿越工作面内部后的衰减趋势。电磁波穿越途 中遇到断层 、陷落柱或煤层变薄带时均可形成 “阴影区” 3-7,16-17,有时断层 和陷落柱的特征比较明显 ,可以准确分辨其构造性质。 1、概述 1.1 无线电波技术简介 无线电波透视法：是利用探测目标与周围介质之间的电性差异来研究、确 定目标体位置、形态、大小及物性参数的一种井中物探方法。所用的频率属于 高频频段，一般为一百千赫至几十兆赫。无线电波透视法研究的是辐射场，它 可以在真空及各种介质中传播。 无线电波透视法就是通过研究电磁波在钻孔或坑道间传播特性和被介质吸 收的情况来寻找、圈定各种目标。通常情况下，煤层和顶底板岩石对高频电磁 波的吸收作用是不同的。低电导率的岩石对电磁波能量吸收作用大,因而接收的 信号(即场强) 较弱，而高阻煤层吸收作用小，接收的信号强。断层破碎带、陷 落柱等则会使电磁波产生反射、折射和吸收，属低电阻体(高电导率)。 1.2 无线电波基本原理 其基本原理：无线电波透视法，又称坑透法。电磁波在地下岩层中传播 时，由于各种岩、矿石电性（电阻率和介电常数）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，致使接收巷道中的电磁波信号十分微弱甚至接收不到透射信号，形成所 谓的透射异常（又称阴影异常，见图1） 4-9。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，这就是坑透法的基本原理。 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 2 图图1-1 坑透法示意图坑透法示意图 说明：坑透仪接收机测得的是发射机所发射的电磁波在水平方向上电磁波 的一个分量。当发射机发送的电磁波穿越电磁性质不同的介质时, 就会造成电 磁场强度的变化;因此分析电磁场强度的变化就可以预测工作面内介质的物性变 化。 在无限均匀、各向同性介质中， 距电磁波辐射源距离 r处的电磁场强度h 为: sin 0 e hh h0-初始场强, 它决定于发射机功率及周围介质; 煤层对电磁波能量的吸收系数; r测点到辐射源原点的距离; sin方向因子, 是天线轴线与观测方向的夹角。 1.3无线电波发展历史 该方法最初的设想是由前苏联科学院院士a a彼得罗夫斯基在20 年代提 出的，开始称为阴影法，意即利用良导矿体对电磁波的强烈吸收造成的“阴影” 来寻找井间或坑道间的盲矿体。后来又称为无线电波透视法、井中无线电波法。 70 年代中期，美国已故测井专家r j lytle 等人率先把层析技术应用于钻孔电 磁波法的数据处理，推动了全球范围内电磁波ct 的研究和应用，也进一步促 进了钻孔电磁波法的推广和提高。80 年代后期，美国劳伦斯利物莫尔国家实验 室（llnl）等单位联合开发了音频电磁波数据采集系统和层析软件，这一突破 性进展预示着无线电波透视法在油气开发工程中也有着广泛的应用前景。如今， 这一方法除了继续用于矿床勘探和采煤工作面地质预报外，还在水文地质、工 程地质、城建地质和环境地质等众多领域大显身手。 1.4无线电波应用现状 无线电波坑道透视技术是研制最早、应用最广的一种探测技术。全国已有 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 3 100多个局（矿）装备了无线电波坑道透视设备。据近3年的统计，已运用了此 项技术探测采煤工作面700多个；探测陷落柱的准确率90%以上；断层和煤层变 薄带的探测准确率达80%以上。目前，国内坑透技术水平已进入世界先进行列 13无线电波坑道透视技术（简称坑透）是一种较为成熟的煤矿井下物探方法 。无线电波透视法以其操作方便, 成本低, 能够探测出断层等地质引起的异常, 从而得到广泛利用18。与其他技术相比，无线电波透视因仪器轻便、资料采 集方便迅速、所需人员较少、透距较大、探测效果显著，成为综采工作面有效 的物探方法之一，为最普遍采用的探测方法。 自上世纪八十年代问世以来，其在仪器设备 施工方法 解释软件 应用范围 等多个方面得到很大发展 然而，随着煤矿工作面规模的不断加大锚网支护技术 的广泛应用，井下探测环境条件与当初发生了很大变化1-2，坑透技术在应用 中遇到了许多新问题 新情况，坑透技术如何适应新的环境条件 如何满足煤矿 生产飞速发展的需求，有许多值得思考和探讨的地方。 尽管无线电波透视法为国内外广泛应用的方法，但是对于无线电波透视 的工作方法及电磁波透视理论等仍进一步研究当前在现场探测中已经暴露出一 些问题，例如： 对于回采退尺达2 3 km以上的大型工作面，常用的探测方 式需探测 7 h 以上，而仪器的有效工作时间通常为 4 5 h，探测时间需要安 排 2 d 以上，由于生产任务紧，所需探测时间时常难以安排； 其次，接收仪 器人员需连续往返距离达 12 18 km 以上，劳动强度很大，探测人员常常过 于疲劳，在约定的时间内不能完成规定的发射或接收信号任务，导致部分数据 漏采，降低探测结果的可靠性。同时，影响探查的干扰因素也是多种多样的。 如: 积水影响、电缆影响及人为因素影响等, 也会产生异常值, 这些给资料解释 带来困难, 再加上主观解释的局限性, 都会影响资料解释的准确性。 目前已经提出利用“一发双收”的方法来替代传统的“一发一收”，并且收到 了良好的效果。4 2、资料处理 无线电波透视资料的解释方法有综合曲线法和成析层像法，在各矿区主要 采用综合曲线和层析成像技术相结合的方法进行处理解释。 2.1、综合曲线法 将各接收点实测场强h 值与相应的理论计算场强h0值 (经条件试验取得计 算场强值)进行对比,取得的数据称为衰减系数,即=h/h0 或 lg=lgh-lgh0。取 接收点点位为横坐标,取h、h0和的对数或算术值为纵坐标, 将同一发射点对应 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 4 接收点的实测场强h 值,理论强场h0值和衰减系数值按比例绘制成图,就得到关 于h、h0、值的3条曲线,称为综合曲线图。在均匀各向同性介质中,实测场强等 于理论场强,即h = h0，= 1，lg= 0。但是,由于煤层的非均一性,一般值接近 1(或0)而不等于1(或0)。当遇到值远离1或0时，即出现负分贝值, 说明在透视距 离内,遇到了地质异常体,据值的变化,并参考实测强场h和理论场强h0曲线,分析 异常体的性质并对其进行解释。 2.2、ct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： h 0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 r观测点到辐射源的直线距离 sin 方向性因子, 一般可认为等于1。 图图2-12-1 坑透坑透ctct成像单元离散示意图成像单元离散示意图 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 sin 0 r e hh r m j iji dr 1 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 5 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： 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: xd=y 式中：x未知数矩阵; d 系数矩阵; y已知数矩阵,即实测值。 3、施工方法技术 根据工作环境，无线电波透视法分为钻孔电磁波法和坑道电磁波法。前者 按工作方式，又可分为单孔、双孔、三孔和地井方式；后者又有同步法和定 点法两种. 在实际透视工作前, 还要选择一种适合实际情况的观测方法, 这一点很重 要。关系到工作的成功与否。 3.1、同步法 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。 同步法包括2种观测方法 平行同步法：发射点与接收点在不同巷道内一一对应 ,同时做等距离移动 ,逐 点发射与接收。 斜同步法 :发射点与接收点在不同巷道内错开2个或 3个点位 ,同时做等距 离移动 ,逐点发射与接收。同样对整个工作面进行透视。返回测量时 ,发射与接 收错开2或3个空位点 ,继续透视工作。这种方法具有交会异常的优点 。 采用同步法透视 ,可以有效准确地圈定较为简单的地质构造异常 ,如陷落柱 、煤层体 、火成岩柱体。 下见同步法示意图 i d ii r e hh m j iji 1 0 m j ii i iji rh h d 1 0 )ln( 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 6 图图3-1 同步法示意图同步法示意图 3.2、定点法 用定点法观测时, 发射机的位置在一定的时间内相对固定, 接收机在一定的 范围逐点观测其场强值, 即定点发射, 多点接收。当工作面长度不大, 形状不规 则, 人工干扰体又可排除的情况下，就可以选择用定点法进行观测。采用这种 观测方法, 可对工作面全面覆盖两次, 不留盲区, 并能运用两巷定点交汇法, 根 据坑透综合曲线图, 具体确定地质异常体的性质和空间位置及大小, 便于有目的 地进行钻探验证, 且投资少, 见效快。定点法是井下常用的观测方法1-12。 定点法又可以分为：一发一收：即在1条巷道中设置发射点，利用1台发射 机发射电磁波信，在另1条巷道中布置接收信号段，利用1台接收机接收电磁波 场强，对工作面内煤层形成透视探测。目前所采用的为定点法观测方式。在探 测开始前设计好发射点和接收信号段，通常在探测前合适巷道位置约定仪器工 作时间，对好钟表时间，到约定时间开始进行探测； 1 条巷道发射另一条巷道 接收信号接束后，在开切眼位置交换发射点接收点所在巷道，再进行透视探测， 完成整个工作面透视探测工作。 一发双收：该方法采用定点法观测方式，对一条巷道中任一发射点采用1 台发射机发射电磁波信号，在另一条巷道利用 2 台接收机接收电磁波场强信 号，每台接收机接收半段范围； 沿工作面巷道施工到开切眼后，交换发射和 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 7 接收信号巷道，再进行探测完成现场工作。经过坑透仪器选型与调制，以及新 的电磁波数据处理系统的开发，为“一发双收”方式的实现提供了所需的仪器及 处理软件。装置为定点法观测方式，工作方式与传统的“一发一收”探测相类似， 在 1 条巷道中布置发射点，采用 1 台发射机发射信号，在对面相应巷道中采 用 2 台接收机同时进行场强值接收，各接收一半接收距离，接收机操作人员 与发射机操作人员所走路程基本相等，为“一发一收”方式接收行走距离的1 /3 。 采用“一发双收”而不是“一发多收”，一方面是考虑无线电波探测的优势之一 就在于探测需要人员少； 另一方面，采用“一发双收”装置在工作面行走时， 均处于接收信号段，为最佳工作模式。而“一发多收”装置在工作面行走时，必 然存在一些无需接收信号段，造成资源浪费。 图图3-2 定点法示意图定点法示意图 4、仪器设备 目前常用的设备是wkt-6型无线电波坑道透视仪，此次实验采用的也是这种 仪器。该仪器具有探测准确度高、性能稳定、操作简单、维护简单、体积小、 重量轻、抗干扰性强的特点。 wkt-6型无线电波坑道透视仪简介 wkt-6 型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 中的传播特性和探测矿井回采工作面内的地质构造，如陷落住、断层、火成岩、 煤 层厚度变化、瓦斯富集区及突水构造等。可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，增加安全系 数，提高产量和效益。 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 8 仪器技术指标 (1)接收机 防爆形式：矿用本质安全型 工作频率： 365 khz ， 965 khz 显示： 20*2 字符式液晶显示器 键盘： 4*4 防水防尘有感式薄膜键盘 灵敏度 : 小于 0.06 微伏 终端分辨率： 0.1db 连续工作时间：大于 4 小时 带宽：40hz 终端测量范围： 0 102.1db 尺寸： 270*130*220(mm) 重量： 4.5kg （2)发射机 防爆形式：矿用本质安全型 工作频率： 365 khz ， 965 khz 显示： 4 位半数字表头，可显示发射调谐值及电池电压值 输出功率： 1-2w 连续工作时间：大于 4 小时 尺寸： 270*130*220(mm) 重量： 4.5kg 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 9 图图4-14-1 wkt-6wkt-6型无线电波透视仪实物图型无线电波透视仪实物图 5、张集矿1122(1)工作面应用实例分析 接下来让我们分别对 1122(1)工作面的坑透资料进行分析解释。本次无线电 波透视 ct 工作采用 wkt-6 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。wkt-6 型无线电波坑道透视仪，有 2 个频点 0.365mhz 和 0.965mhz 可供选用。根据工作面的实际情况，采用 0.365mhz。 交会平面图：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。 图图 5-1 无线电波透视曲线交会法解释示意图无线电波透视曲线交会法解释示意图 在运输巷和回风巷发射点布置发射点，对每个发射点接收 22 个实测场强值。 发射点间距平均为 80m，接收点间距 10m。现场发射及接收射线，如图所示，共布 置 48 个测点。对工作面覆盖程度高，采集数据满足交会及反演要求。 图图 5-2 无线电波透视曲线交会法解释示意图无线电波透视曲线交会法解释示意图 5.1 现场工作条件 回风巷和运输巷均铺设有电缆、金属管路，工作面为封闭的金属锚网支护。 测量时对电缆采取了停电处理，干扰现象不明显。总体上测量数据较稳定，效 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 10 果较好。 5.2 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 10 米一个接收点，即一个物理测 点，每 80 米布设一个发射点。 b对应每个发射点，在另一巷的扇形对称区间接收 21 个点，以确保面内各物 理测点有两次以上的覆盖。 c采天线离开电缆 0.5m 以上。 d检查点不少于 5%。 e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。 为确保原始资料质量，施工严格按照“煤田电法勘探标准”进行，检查点不少 于 5%的要求，原始资料质量准确可靠。 5.3 实测场强值曲线图 无线电波透视实测场强值如附图 5-3 所示，总体上该煤层实测场强值变化 范围很大。最高场强值约 5565，最小值仅 1015 左右，透视性较强。从实测 数值来看，背景测试值很低，与最高场强值相比，均有较大的变化范围，说明 本次采集数据信噪比较高，采集数据较可靠。下见附图。 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 11 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 12 图图 5-3 张集矿张集矿 1122（1）面无线电波透视）面无线电波透视 ctct 实测场强图实测场强图 5.4 无线电波透视实测场强交会成像 无线电波实测场强几何交会成像见附图 5-4，蓝绿色调区越深代表场强值越 低。 图图 5-4 张集矿张集矿 1122（1）面无线电波透视）面无线电波透视 ctct 实测场强交会成像图实测场强交会成像图 5.5 无线电波透视 ct 成像 无线电波透视 ct 成像图表达参数为煤岩层电磁波吸收系数值图，数据值 大小如图上色标所示：蓝绿（冷）色调为高电磁波吸收系数值。本次反演采用 sirt 反演（附图 5-5），更为形象直观地反映地质异常变化情况。 图图 5-5 张集矿张集矿 1122（1）面无线电波透视）面无线电波透视 sirtsirt 反演电磁波吸收系数成像图反演电磁波吸收系数成像图 5.6 探测结论 根据实测场强值变化特征和岩石吸收系数 ct 成像图综合分析，得出探测 1#异常区 2#异常区 3#异常区 4#异常区 5#异常区 6#异常区 7#异常区 8#异常区 9#异常区 10#异常区 11#异常区 1#异常区 2#异常区 3#异常区 4#异常区 5#异常区 6#异常区 7#异常区 8#异常区 9#异常区 11#异常区 10#异常区 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 13 区地质解释如附图 5-6 所示，主要有 11 个透视异常区（品红线圈定范围），对 实见较大断层的延展进行了分析(蓝线为异常中心区) 图图 5-6 张集矿张集矿 1122（1）面无线电波透视）面无线电波透视 ctct 成像资料解释图成像资料解释图 探测结果见表探测结果见表 5-1 表表 5-1 异常区说明异常区说明 序号退尺位置 (m) 说明 1#异常区0130为断层影响区。实见断层 fy201（h=1.0m），fs216(h=02m)在 该异常区内，切眼段反映该范围煤层与夹矸结构变化较大。该异 常区内断层或裂隙带发育，局部煤层可能变薄，影响程度 h1/2 煤厚。对回采影响较小，异常区较可靠。 2#异常区310380为断层影响区。实见断层 fg201（h=2.0m），异常影响程度 h1/2 煤厚，面内延伸长度 50m； fg202（h=1.0m），异常影响 程度 h1/2 煤厚，面内延伸长度 120m；异常区内局部煤层有所 变薄 1.52m。对回采影响较大，异常区可靠。 3#异常区380430为断层影响区。实见断层 fy202（h=13m），异常影响程度 h1 煤厚，面内延伸长度 150m。异常区内断层及裂隙发育，局 部煤层变薄为 02m。对回采影响较大，异常区可靠。 4#异常区680710为断层影响区。实见断层 fg204（h=1.2m），异常影响程度 h1/2 煤厚，面内延伸长度 100m。对回采影响小，异常区较可靠。 1#异常区 2#异常区 3#异常区 4#异常区 5#异常区 6#异常区 7#异常区 8#异常区 9#异常区 10#异常区 11#异常 区 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 14 5#异常区740770为断层影响区。实见断层 fy204（h=0.50.8m），异常影响程度 h1/2 煤厚，面内延伸长度 120m。对回采影响小，异常区较可靠。 6#异常区760810为断层影响区。实见断层 fg205（h=1.51.8m），异常影响程度 h1 煤厚，面内延伸长度 60m。异常区内断层及裂隙发育,局部煤 层有所变薄。对回采影响较大，异常区较可靠。 7#异常区8001030为断层影响区。实见断层 fg207（h=2.0m），异常影响程度 h1 煤厚，面内延伸长度 180m； fg208（h=2.0m），异常影响程度 h1 煤厚，面内延伸长度 200m；异常区内局部煤层有所变薄 m=0.52.0m。对回采影响很大，异常区可靠。 8#异常区13601400为断层影响区。实见断层 fy207（h=1.21.6m），异常影响程度 h2/3 煤厚，面内延伸长度 150m；异常区内局部煤层有所变薄 m=0.52.0m。对回采影响较大，异常区可靠。 9#异常区14101440为隐伏异常区。异常区内小断层或裂隙发育，局部煤层可能变薄， 异常影响程度 h1/2 煤厚。对回采影响小，异常区较可靠。 10#异常 区 16901780为断层影响区。实见断层 fg210-1（h=0.8m），异常影响程度 h1/2 煤厚，面内延伸长度 150m；实见断层 fg210- 2（h=0.60.7m），贯穿工作面，异常影响程度 h1/2 煤厚；异 常区内局部煤层有所变薄 m=0.52.0m。对回采影响较大，异常 区可靠。 11#异常 区 18401880为隐伏异常区。异常区内小断层或裂隙发育，局部煤层可能变薄， 异常影响程度 h1/2 煤厚。对回采影响较小，异常区较可靠。 接下来让我们对这 11 个异常区域进行详细具体的分析 接下来让我们首先分析 1#异常区，下见 1#异常区附图 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 15 图图 5-75-7 张集矿张集矿 11221122（1 1）工作面图）工作面图 图图 5-85-8 张集矿张集矿 11221122（1 1）坑透图）坑透图 从上图中我们可以清晰的看到，由蓝色虚线围成的区域为坑透实验圈定的 1#异常区。1#异常区的场强值在 2235db 之间，1#异常区周围场强值在 4050db 之间。从中我们还可以看到 fs216 断层和 fy213 断层。异常影响程度 h1/2 煤厚，fs216(h=02m45500), fy213(h=1.0m500)。从工作面的图可 以看出，由于异常影响程度 h1/2 煤厚，对回采影响不大。 1#异常区为断层影响区。实见断层 fy213（h=1.0m），fs216(h=02m)在 该异常区内，切眼段反映该范围煤层与夹矸结构变化较大。该异常区内断层或 裂隙带发育，局部煤层可能变薄，影响程度 h1/2 煤厚。向工作面内延伸走向 长度约 130m，影响回采长度约 140m。 经回采验证，异常区内煤层厚度受 fy213（h=1.0m）断层影响，局部地段 有所变薄，最薄处煤厚有 2.0m，面内三维地震解释的隐伏断层 fs216(h=02m)并 不存在，此异常区对回采影响不大。 接下来让我们分析 2#异常区 下见 2#异常区附图 图图 5-9 张集矿张集矿 1122（1）工作面图）工作面图 图图 5-10 张集矿张集矿 11221122（1 1）坑透图）坑透图 从上图中我们可以清晰的看到，由蓝色虚线（蓝色实线为异常中心区）围 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 16 成的区域为坑透实验圈定的 2#异常区，2#异常区的场强值在 2137db 之间，2 # 异常区周围场强值大于 40db。从中我们可以发现断层 fg212（h=2.0m400）， 异常影响程度 h1/2 煤厚，面内延伸长度 50m； fg211（h=1.4 m40500）， 异常影响程度 h1/2 煤厚，面内延伸长度 120m。 经回采验证异常区内局部煤层有所变薄 1.52.0m。由于影响程度 h1/2 煤 厚，因此在回采的过程中并没有发现明显的异常区域。向工作面内延伸走向长 度约 150m，影响回采长度约 80m。经回采验证此异常区比预计的影响范围要小， 实际影响面积 1865m2。 接下来让我们分析 3#异常区 下见 3#异常区附图 图图 5-11 张集矿张集矿 1122（1）工作面图）工作面图 从上图中我们可以清晰的看到，由蓝色虚线（蓝色实线为异常中心区）围 成的区域为坑透实验圈定的 3#异常区，3 #异常区的场强值在 2135db 之间，3 #异常区周围场强值大于 40db。由粉红色实线围成的区域则为实践揭露的煤层 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 17 变薄的异常区域。 在此异常区域中实见断层 fy212（h=13m0400），异常影响程度 h1 煤厚，面内延伸长度 150m。异常区内断层及裂隙发育，局部煤层变薄为 02m。向工作面内延伸走向长度约 210m，影响回采长度约 45m。 从图中我们也可以辨认出实验圈定的区域和实践揭露的区域形状面积相似， 仅仅是位置上有所不同。经回采验证此异常区比预计的影响范围要大致一致， 位置稍微有点变化，异常区预计较准确，实际影响面积 7343m2。 接下来让我们分析 4#异常区域 下见 4#异常区附图 图图 5-12 张集矿张集矿 1122（1）工作面图）工作面图 从上图中我们可以清晰的看到，由蓝色虚线（蓝色实线为异常中心区）围 成的区域为坑透实验圈定的 4#异常区，4 #异常区的场强值在 3035db 之间，4 #异常区周围场强值在 4560db 之间。由粉红色实线围成的区域则为实践揭露的 煤层变薄的异常区域。 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 18 从图中实见断层 fg209（h=1.2m40500），异常影响程度 h1/2 煤厚， 向工作面内延伸走向长度约 100m，影响回采长度约 30m。异常区内煤层的厚度 在 1.7m 左右。 从上图中可以看出，实验圈定的异常区域和实践揭露的异常区域形状面积 相似，仅位置不同，经回采验证此异常区与预计的影响范围大致一致。 下面让我们分析 5#异常区域 下见 5#异常区附图 图图 5-13 张集矿张集矿 1122（1）工作面图）工作面图 从上图中我们可以清晰的看到，由蓝色虚线（蓝色实线为异常中心区）围 成的区域为坑透实验圈定的 5#异常区，5 #异常区的场强值在 1520db 之间，由 粉红色实线围成的区域则为实践揭露的煤层变薄的异常区域. 从图中可实见断层 fy209（h=0.50.8m650），异常影响程度 h1/2 煤 厚，面内延伸长度 120m。异常区内煤层厚度变薄 1.01.8m。 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 19 从上图可以发现实验圈定的区域和实践揭露的异常区域发生一定偏差，而 且实验圈定的异常区域要明显大于实践揭露的异常区域。 经回采验证，异常区位置发生较大偏差，实际异常区内煤层厚度变薄 1.01.8m，实际影响面积 4324m2。 下面让我们分析 6#异常区域 下见 6#异常区附图 图图 5-14 张集矿张集矿 1122（1）工作面图）工作面图 从上图中我们可以清晰的看到，由蓝色虚线（蓝色实线为异常中心区）围 成的区域为坑透实验圈定的 6#异常区，6 #异常区的场强值在 1520db 之间。由 粉红色实线围成的区域则为实践揭露的煤层变薄的异常区域。 从上图的异常区可见断层 fg208（h=1.51.8m400），异常影响程度 h1 煤厚，面内延伸长度 60m。异常区内断层及裂隙发育,局部煤层有所变薄。 从图中实验圈定的异常区域对比实践揭露的区域来看，位置面积相差不大， 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 20 基本吻合。经回采验证，该异常区与预计的影响范围一致。 接下来让我们分析 7#异常区域 下见 7#异常区附图 图图 5-15 张集矿张集矿 1122（1）工作面图）工作面图 从上图中我们可以清晰的看到，由蓝色虚线（蓝色实线为异常中心区）围 成的区域为坑透实验圈定的 7#异常区。7#异常区的场强值在 1520db 之间。 从图中可见断层 fg206（h=3.0m），异常影响程度 h1 煤厚，面内延伸 长度 180m；fg205（h=2.0m），异常影响程度 h1 煤厚，面内延伸长度 200m。异常区内局部煤层有所变薄 m=0.52.0m。 通过上图可以看出，实验圈定的异常区域影响范围要大于实践揭露的异常 区域，不过位置验证准确。经回采验证，此异常区实际影响范围较小，异常区 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 21 内煤层变薄 m=0.81.8m，实际影响面积 2839m2。 接下来让我们分析 8#异常区 下见 8#异常区附图 图图 5-16 张集矿张集矿 1122（1）工作面图）工作面图 从上图中我们可以清晰的看到，由蓝色虚线（蓝色实线为异常中心区）围 成的区域为坑透实验圈定的 8#异常区，8 #异常区的场强值在 2033db 之间，8 #异常区周围场强值在 3550db 之间。由粉红色实线围成的区域则为实践揭露的 煤层变薄的异常区域。 图中可见断层 fy202（h=1.21.6m400），异常影响程度 h2/3 煤厚， 面内延伸长度 150m；异常区内局部煤层有所变薄 m=0.52.0m。 从图中可以清晰辨认出实验圈定的范围无论是位置还是面积和实践揭露的 异常区域影响范围相差无几。位置和范围均验证准确。经回采验证，此异常区 的影响范围与预计影响范围大致一致，但煤层变薄程度要更为严重 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 22 m=0.22.2m，实际影响面积 7884m2。 下面让我们分析 9#异常区域 下见 9#异常区附图 图图 5-17 张集矿张集矿 1122（1）工作面图）工作面图 从上图中我们可以清晰的看到，由蓝色虚线（蓝色实线为异常中心区）围 成的区域为坑透实验圈定的 9#异常区，其中 9#异常区为隐伏异常区。9#异常区 的场强值在 3035db 之间，9 #异常区周围场强值大于 40db。 坑透资料显示：异常区内小断层或裂隙发育，局部煤层可能变薄，异常影 响程度 h1/2 煤厚。从图中可以清晰看出，由于 h1/2 煤厚，因此并不会对回 采造成影响。经回采验证，此异常区不存在。 下面让我们分析 10#异常区 下见 10#异常区附图 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 23 图图 5-18 张集矿张集矿 1122（1）工作面图）工作面图 从上图中我们可以清晰的看到，由蓝色虚线（蓝色实线为异常中心区）围 成的区域为坑透实验圈定的 10#异常区。10#异常区的场强值在 2535db 之间。 从图中可见断层 fg203（h=0.8m300）和 fg202（h=0.8m40500），其 中 fg202（h=0.8m40500）贯穿工作面，异常影响程度 h1/2 煤厚，面内延 伸长度 150m。异常区内局部煤层有所变薄 m=0.52.0m。 经回采验证，异常区内 fg203（h=0.8m）断层对回采影响不大，横跨整个 工作面的 fg202（h=0.60.8m）断层对回采几乎没造成影响，回采很顺利通过。 接下来让我们分析 11#异常区 下见 11#异常区附图 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 24 图图 5-19 张集矿张集矿 1122（1）工作面图）工作面图 从上图中我们可以清晰的看到，由蓝色虚线围成的区域为坑透实验圈定的 11#异常区。其中 11#异常区为隐伏异常区。11#异常区的场强值在 2535db 之 间。 坑透资料显示：异常区内小断层或裂隙发育，局部煤层可能变薄，异常影 响程度 h1/2 煤厚。图中可见断层 fd202(h=1.5m570)。 因为异常影响程度 h1/2 煤厚，所以在回采过程中不会造成明显的影响。 经回采验证此异常区不存在。 综上所述，坑透资料根据三维地震提供的并经顺槽实际揭露的断层所圈定 的异常区及顺槽实际揭露的断层所圈定的异常区，解释的准确率高；隐伏构造 所圈定的异常区解释的准确率低，如 9#异常区不存在，有可能是受煤层顶板破 碎影响，在回采时没有实见到。 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 25 6、张集矿 1212（1）工作面应用实例分析 6.1 工程概况 1212(1)工作面北以 f217断层防水煤柱为界,南至 11-2 煤层三条主要大巷。 东与 1211(1)已回采工作面为邻。所采煤层为 11-2 煤，以块状为主，局部 片状及 粉末状 ；煤岩类型以暗煤为主，含有镜煤和亮煤条带，属半暗半亮型。煤层结 构较简单，局部含有 01 层夹矸(厚 00.3m)，岩性以碳质泥岩、泥岩为主。受 断层、层滑等构造影响，局部煤层可能有变薄现象。本面煤层厚度为 1.43.5m,平 均煤厚 2.8m。工作面退尺长约 2200m，面宽为 240m。 本次采用无线电波透视 ct 成像法来探测工作面内地质异常区的赋存情况。 主要内容为： （1）采用无线电波透视 ct 技术探测工作面内地质构造赋存情况； （2）查明巷道揭露落差大于 1/2 正常煤厚断层的延展情况； （3）查明工作面内落差大于 1 个正常煤厚的隐伏断层赋存情况; （4）查明工作面内煤厚小于 1/2 正常煤厚的薄煤区赋存情况。 6.2 实测场强值曲线图 各段情况为： 退尺 0120m 段：最高场强值多小于 35，最小值 1520，穿透性较差。这 种现象表明，该段煤岩层对无线电波的吸收系数较大，运输巷道及切眼实际揭 露为断层影响。 退尺 120400m 段：最高场强值 45 左右，最小值多大于 30，穿透性好，仅 个别数据较小。基本代表了正常煤岩层无线电波场强的典型值。工作面内无显 著地质异常体。 退尺 4001200m 段：最高场强值多小于 35，最小值 1520，穿透性较差。 这种现象表明，该段煤岩层对无线电波的吸收系数较大，部分地段很低，为较 大断层带影响；总体来说，该范围煤岩层裂隙较为发育。 退尺 12001800m 段：最高场强值 45 左右，最小值多大于 30，穿透性好， 仅个别数据较小。基本代表了正常煤岩层无线电波场强的典型值。工作面内无 显著地质异常体。 退尺 18002100m 段：最高场强值多小于 35，最小值 1520，穿透性较差。 这种现象表明，该段煤岩层对无线电波的吸收系数较大，为较大断层带影响， 该范围煤岩层裂隙较为发育。 实测场强值曲线图见附图 6-1 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 26 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 27 图图 6-1 张集矿张集矿 1212（1）面无线电波透视）面无线电波透视 ctct 实测场强图实测场强图 6.3 无线电波透视实测场强交会成像 无线电波实测场强几何交会成像见附图 6-2，蓝色调区越深代表场强值越低， 各段情况反映结果基本与实测场强曲线结果一致，不再叙述。 10 18 20 22 24 26 28 30 35 40 45 50 图图 6-2 张集矿张集矿 1212（1）面无线电波透视）面无线电波透视 ctct 实测场强交会成像图实测场强交会成像图 6.4 无线电波透视 ct 成像 无线电波透视 ct 成像图表达参数为煤岩层电磁波吸收系数值图，数据值 大小如图上色标所示：蓝绿（红）色调为高电磁波吸收系数值。本次反演采用 sirt 反演（附图 6-3），更为形象直观地反映地质异常变化情况。 图图 6-3 张集矿张集矿 1212（1）面无线电波透视）面无线电波透视 sirtsirt 反演电磁波吸收系数成像图反演电磁波吸收系数成像图 6.56.5 探测结论探测结论 根据实测场强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 6-4、附图 6-5 所示，主要有 6 个透视异常区（粉红色线圈定 范围），对实见 10 条较大断层的延展进行了分析。 0100200300400500600700800900100011001200130014001500160017001800190020002100 回 回 回 回 回 回 0100200300400500600700800900100011001200130014001500160017001800190020002100 回 回 回 回 回 回 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 28 附图（附图（1616）张集矿）张集矿 12121212（1 1）面无线电波透视）面无线电波透视 ctct 成像资料解释图成像资料解释图 图图 6-4 张集矿张集矿 1212（1）面无线电波透视）面无线电波透视 ct 成像资料解释图成像资料解释图 附图（附图（1717）张集矿）张集矿 12121212（1 1）面无线电波透视地质异常解释图）面无线电波透视地质异常解释图 图图 6-5 张集矿张集矿 1212（1）面无线电波透视地质异常解释图）面无线电波透视地质异常解释图 探测结果如表探测结果如表 6-16-1： 表表 6-1 异常区说明异常区说明 序号退尺位置 (m) 说明 1#异常区0100为断层影响区，沿工作面倾向展布。异常区内裂隙发育或小断层， 局部煤层有所变薄，底部煤层夹矸发育。切眼及运输顺槽实见小 断层相连，为 fjs1 断层(h=11.6m)，影响程度 h=12m。对回采 影响较大。 2#异常区400500为断层影响区，沿工作面倾向展布。fjs2 断层，为轨顺实见 fg13 断层（h=0.51.6m），影响程度 h=02m，延伸长约 150m；fjs3 断层，为透视异常区中心位置, 可能为隐伏断层或裂隙发育中心 区， h=02m，延伸长约 150m；局部煤层有所变薄 （m=2.03.0m）。对回采影响较大。 3#异常区610740为断层影响区，沿工作面倾向展布。fjs4 断层，为运输顺槽实见 1#异常区 2#异常区3#异常区 3#异常区 2#异常区 1#异常 区 4#异常区 4#异常区 5#异常区 5#异常区 6#异常区 6#异常区 安徽理工大学毕业设计（论文）安徽理工大学毕业设计（论文） 29 断层（h=35m），面内延展长度约 130m；fjs5 断层，为轨顺及 运输顺槽实见较大落差断层（h=1.86m）连线，代表断层带主 轴方向及位置；该范围两巷道实见小断层及裂隙发育。异常区内 断层及裂隙发育，局部煤层变薄。对回采影响很大。 4#异常区10501200为断层影响区。fjs6 断层，为运输巷实见断层，h=22.5m，延 伸长约 180m。异常区内小断层或裂隙发育，影响程度 h3m。 对回采影响较大。 5#异常区10301220为断层影响区。fjs7 断层，为轨顺实见 fg7 断层，h=11.5m， 延伸长约 120m；fjs8 断层，为轨顺实见 fg6 断层，h=1.52m， 延伸长约 100m；巷道实见煤层厚度变薄为 1.52.5m。该异常区 断层及裂隙发育，影响