地质工程毕业论文

本科毕业论文 张集矿 11-2 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 :无线电波， 地质构造 ， 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） 2 图 1-1 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 : s in0 eHH 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 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，已运用了此项技安徽理工大学毕业设计（论文） 3 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 ,就得到关安徽理工大学毕业设计（论文） 4 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 2-1 坑透 CT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 s in0 reHH r mj iji dr 1安徽理工大学毕业设计（论文） 5 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 idii reHHmjiji10 mj iiiiji rHHd10 )ln (安徽理工大学毕业设计（论文） 6 图 3-1 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，以及新的电磁安徽理工大学毕业设计（论文） 7 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 3-2 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。 仪器技术指标 安徽理工大学毕业设计（论文） 8 (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 &mdash； 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 图 4-1 WKT-6型无线电波透视仪实物图 安徽理工大学毕业设计（论文） 9 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 5-1 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 5-2 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，效果较好。 安徽理工大学毕业设计（论文） 10 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） 11 图 5-3 张集矿 1122（ 1） 面无线电波透视 CT 实测场强图 安徽理工大学毕业设计（论文） 12 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 5-4 张集矿 1122（ 1） 面 无线电波透视 CT 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 5-5 张集矿 1122（ 1） 面无线电波透视 SIRT 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 ) 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） 13 图 5-6 张集矿 1122（ 1） 面无线电波透视 CT 成像资料解释图 探测结果 见表 5-1 表 5-1 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。 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。 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） 14 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 图 5-7 张集矿 1122（ 1）工作面图 图 5-8 张集矿 1122（ 1）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 煤安徽理工大学毕业设计（论文） 15 厚， Fs216(H=02m 45500), Fy213(H=1.0m 500)。 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=0 2m)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=0 2m)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 5-9 张集矿 1122（ 1） 工作面图 图 5-10 张集矿 1122（ 1）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=2.0m 400），异常影响程度 H1/2 煤厚，面内延伸长度 50m； Fg211（ H=1.4 m 40500），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 1.5 2.0m。 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安徽理工大学毕业设计（论文） 16 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 5-11 张集矿 1122（ 1） 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 煤层变薄的异常区域 。 在此异常区域中实见断层 Fy212（ H=1 3m 0400），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 0 2m。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。 安徽理工大学毕业设计（论文） 17 接下来让我们分析 4#异常区域 下见 4#异常区附图 图 5-12 张集矿 1122（ 1） 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。 从图中实见断层 Fg209（ H=1.2m 40500），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 安徽理工大学毕业设计（论文） 18 下见 5#异常区附图 图 5-13 张集矿 1122（ 1） 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=0.5 0.8m 650），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 1.0 1.8m。 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 安徽理工大学毕业设计（论文） 19 下见 6#异常区附图 图 5-14 张集矿 1122（ 1） 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=1.5 1.8m 400），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，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 安徽理工大学毕业设计（论文） 20 图 5-15 张集矿 1122（ 1） 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=0.5 2.0m。 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，异常区内煤层变薄 M=0.8 1.8m，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 安徽理工大学毕业设计（论文） 21 图 5-16 张集矿 1122（ 1） 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=1.2 1.6m 400），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=0.5 2.0m。 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 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 安徽理工大学毕业设计（论文） 22 图 5-17 张集矿 1122（ 1） 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） 23 图 5-18 张集矿 1122（ 1） 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=0.8m 300）和 Fg202（ H=0.8m 40500）， 其中 Fg202（ H=0.8m 40500） 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=0.5 2.0m。 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=0.6 0.8m）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） 24 图 5-19 张集矿 1122（ 1） 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=1.5m 570)。 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） 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 0 1 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 1.4 3.5m,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） 26 安徽理工大学毕业设计（论文） 27 图 6-1 张集矿 1212（ 1） 面无线电波透视 CT 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。 101820222426283035404550 图 6-2 张集矿 1212（ 1） 面无线电波透视 CT 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 6-3 张集矿 1212（ 1） 面无线电波透视 SIRT 反演电磁波吸收系数成像图 6.5 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。 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100运输巷回风巷0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100运输巷回风巷安徽理工大学毕业设计（论文） 28 附图 （ 16） 张集矿 1212（ 1）面无线电波透视 CT 成像资料解释图 图 6-4 张集矿 1212（ 1）面无线电波透视 CT 成像资料解释图 附图（ 17）张集矿 1212（ 1）面无线电波透视地质异常解释图 图 6-5 张集矿 1212（ 1）面无线电波透视地质异常解释图 探测结果如表 6-1： 表 6-1 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） 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，影响程度 H3m， M=1.02.5m。对回采影响较大。 6#异常区 18202090 为断层影响区。运输巷实见 Fjs9 断层（ H=1m），影响程度 H1.5m，延伸长约 100m； Fjs10 断层，为轨顺实见 Fg1、 Fg2 断层组（ H=1.41.8m）延伸， H=03m，延伸长约 260m。异常区内断层或裂隙发育，局部煤层变薄。对回采影响较大。 接下 来附图对张集矿 1212（ 1）工作面无线电波坑透资料进行具体分析，首先让我们来看下 1#异常区 图 6-6 张集矿 1212（ 1）工作面图 安徽理工大学毕业设计（论文） 30 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 1#异常区 。 1#异常区的场强值在 2025db 之间， 1#异常区周围场强值在 3550db 之间。 在 1#异常区内由于断层 Fg2019、 Fy214和 Fy213 的发育 ，煤层厚度变薄 。断层 Fg2019 的落差 H=1.6m，角度介于 25-45度之间 ,断层 Fy214 的落差 为 1m，角度为 35 度， Fy213 的落差为 1m，角度为45 度。 由于断层的落差 H1/2 煤厚，因此在回采过程中并没有揭露影响范围大的明显区域。 1#异常区：为断层影响区，沿工作面倾向展布。为切眼实见断层Fg2019(H=1.6m 25 45)， 运顺实见断层 Fy214 断层 (H=1.0m 35)， 运顺实见断层 Fy213 断层 (H=1.0m 45)。 经回采验证此异常区实际影响范围与坑透资料比较影响范围要小，对回采影响较小。 接下来附图分析 1212（ 1）工作面 2#异常区 下见 2#异常区坑透附图 图 6-7 张集 矿 1212（ 1）工作面图 安徽理工大学毕业设计（论文） 31 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 2#异常区 ， 2#异常区的场强值在 2227db 之间， 2 #异常区周围场强值在 3550db 之间。 而经实践揭露的异常区为粉红色实线围成的区域 ，由粉红色实线围成的区域为煤层变薄的区域，分布在 3 个区域 。通过上图可以看出，断层 Fg217 和断层 Fg216 发育，落差小于 1/2 煤厚，后经实践证明，对回采影响不大 2#异常区：断层影响的煤层变薄区，为轨顺实见断层 Fg217、 Fg216 和 Fy212断层 断层向面内延 展部分，异常区内裂隙或小断层发育，局部煤层变薄。对回采影响大，影响面积约 13576m2。经回采验证工作面受断层影响的煤层变薄区域不大，实际影响范围与坑透解释比较影响范围小，实际影响面积约 3588m2，对回采有一定影响。 接下来是 3#异常区的坑透资料分析 下见 3#异常区坑透附图 图 6-8 张集矿 1212（ 1）工作面图 安徽理工大学毕业设计（论文） 32 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 1622db 之间， 3 #异常区周围 场强值在 3035db 之间。 而由粉红色实线围成的区域则是 实践揭露的 煤层变薄 异常 区，煤层变薄区的平均厚度在 1.3m。 3#异常区实见断层Fy211(H=05m 550) 和断层 Fy209(H=05m 650) 和断层Fy208(H=01.5m 250)。 3#异常区：断层影响区，局部煤层变薄，沿工作面倾向展布。为轨顺及运顺实见较大落差断层的连线，该范围两巷道实见近走向延伸断层及裂隙发育，预测该范围隐伏走向小断层及裂隙发育，可能有淋水现象，对回采影响很大。经回采验证工作面受断层影响的煤层变薄区域较大，实际影响范 围与坑透解释比较基本相符，实际影响面积约 25247m2。 接下来是 4#异常区的坑透资料分析 下见 4#异常区坑透附图 图 6-9 张集矿 1212（ 1）工作面图 安徽理工大学毕业设计（论文） 33 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 2127db 之间， 4 #异常区周围场强值在 3743db 之间。 而经实践揭露的异常区为粉红色实线围成的区域 ， 由粉红色实线围成的区域为煤层变薄的区域，并且有断层的发育 Fn3（ H=1.0-1.1m） 。 此外，在 异常区，经实践揭露的还有断层 Fy204、 Fy205和 Fn4 ， Fy204 （ H=0.92.5m, 25300 ） ， Fy205 断层（ H=0.4m, 400） ,Fn4(H=1.8m)。 7#异常区：断层影响区，为运顺实见断层 Fy204 断层向面内延展部分，局部煤层变薄。异常区对回采影响大，影响面积约 5452m2。经回采验证工作面受断层影响的煤层变薄区域不大，实际影响范围与坑透解释比较影响范围小，实际影响面积约 2431m2，对回采有一定影响。 接下来是 5#异常区的坑透资料分析 下见 5#异常区坑透附图 图 6-10 张集矿 1212（ 1）工作面图 安徽理工大学毕业设计（论文） 34 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 2128db之间， 5 #异常区周围场强值均大于 35db。 而经实践揭露的异常区为粉红色实线围成的区域 ， 由粉红色实线围成的区域为煤层变薄的区域，并且有断层 Fg207、 Fg206和 Fg205向面内延展部分，局部煤层变薄。 Fg207（ H=0.7 m, 300）， Fg206（ H=1 m, 200），Fg205（ H=1.5 m, 300） 8#异常区：煤层变薄区 ，为轨顺实见断层 Fg207、 Fg206 和 Fg205 断层向面内延展部分，局部煤层变薄，变薄区内煤厚 M=1.0 2.5m。异常区对回采影响大，影响面积约 9634m2。经回采验证工作面受断层影响的煤层变薄区域较小，实际影响范围与坑透解释比较影响范围小，实际影响面积约 1074m2，对回采有一定影响。 接下来是 6#异常区的坑透资料分析 下见 6#异常区坑透附图 图 6-11 张集矿 1212（ 1）工作面 安徽理工大学毕业设计（论文） 35 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 2028db 之间， 6 #异常区周围场强值在 3550db 之间。 而由粉红色实线围成的区域则是煤层变薄 异常 区。运顺实见断层 Fy201 断层，轨顺实见断