矿业研究与开发
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无线电波透视技术在潞宁矿综采工作面煤层冲涮带精细探测中的应用

  【摘 要】 阐述了无线电波透视技术在综采工作面煤层冲涮带精细探测中采集和处理、解释方法。结合工作面地质构造的实际情况,首次运用多个切面、高叠加次数、层析成像、高程数字化、多视角三维可视化等技术解释了冲刷带在工作面内纵横向的延伸情况,获得了较为理想的地质效果。


  【关键词】 无线电波透视技术 煤层冲涮带 精细探测 应用1 前言目前,针对工作面的超前探技术方法比较多,但比较常规和有效的手段仍是工作面坑道透视技术。然而对于该项技术的应用有多种灵活方法,可以针对不同目的和任务展开多种更有针对性的现场技术和施工方法。常规坑透技术对于探测工作面内长轴大于20米的陷落柱和落差大于采高的断层,以及物性参数差异比较大的地质异常体,探测效果很明显,但常规坑透技术由于受现场数据采集环境和时间的限制,坑透成果仅限于一个高程,即对于工作面而言仅为水平方向一个切面,这样对于工作面的地质异常体或构造也就只有一个切面的解释成果,而地质异常在采高范围内的具体发育和延展情况却无法做出更详细的解释,常规坑透数据采集和处理时叠加次数偏低,这对于一般地质构造比如陷落柱或断层,一个切面、低叠加次数的解释成果基本能满足生产的需求,但对于像底鼓、冲刷带等地质构造,一个坑透切面、低叠加次数的地质成果资料则无法完全反应更接近实际的地质异常情况。通过多个切面、高叠加次数的精细化坑透探测对了解底鼓、冲刷带在工作面内纵横向的延伸情况效果是常规坑透技术无法比拟的,该技术的应用为工作面的安全高效回采提供更科学的地质基础资料。


  2 无线电波透视技术原理概述无线电波透视技术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体位置形态,大小及物性参数的一种井下物探方法(简称坑透)。


  3 探测方法本次精细化探测将整个工作面按不同高度分为三个切片进行探测,三个高度分别为:距离底板3米水平、距离底板2米水平和距离底板1.2米水平。


  为了使探测结果更加准确,尽量减少外界因素给探测结果带来的影响,探测时将工作面两顺槽的交流电全部断开。探测采用定点探测的方法,在工作面两顺槽距离切眼200米范围内由切眼向停采线方向布设测点,一一对应,每5米设一个(测点布置如图1所示),共布设84个点,实测252个点。


  4 探测数据处理解释探测仪接收到的数据输入到微机中经数据预处理、回归分析、定参分析、层析成像、高程数字化、多视角三维可视化等技术进行分析、处理,经过反复计算选择了合理的工作面理论场强值和煤层吸收系数,最终绘制出工作面物探成果图处理流程如图2所示。


  (1)探测原始数据经WKT技术评价,经过数据建模、不同算法对比、误差最小化、层析处理等技术初步获得探测范围内不同切片的层析成像分析结果。


  (2)通过先进的SURFER软件,利用不同算法对比,获得了探测范围内的多切片对比结果(图3),根据多切片对比成果,利用叠加技术获得了冲刷带的叠加平面成果(见图4),三维网格图(见图5),通过三维可视技术,结合对比和叠加成果获得了探测范围内异常区的三维平面成果(图6)和可视空间三维成果(图7),根据该结果可以基本追踪探测范围内地质异常在工作面内纵横向的发育趋势和影响范围,图中深色部分为冲刷带的发育范围,可以明显看到,冲刷带在距离工作面底板不同高度上的发育和影响趋势。


  (3)综合以上技术,应用先进的数字化处理技术,获得了探测范围内冲刷带的等厚线图(图8)。


  5 探测、应用效果冲刷带异常区如(图8)所示:其中冲刷带局部有不连续现象。冲刷带厚度变化范围:从顶板向下最小约0.5米,最大可达到2.4米左右。最大处主要集中在靠近运巷的30~40米范围,工作面中部的20~30米范围冲刷带高度约为1.2~1.5米。回采验证探测效果和生产实际揭露的情况具有较好的一致性, 说明该技术具有很强的实用性。


  6 结语此项技术应用充分发挥了坑透技术在工作面超前探测中的作用和探测精度,为矿井的生产决策提供了地质保证,避免或减少地质风险,提高资源利用率,同时大大降低吨煤成本,最大限度地发挥矿井的开采能力,此项技术具有良好的推广应用前景。


  参考文献:


  [1]肖玉林。煤矿综采工作面无线电波透视技术研究[J].安徽理工大学,2010.


  [2]赵志华。无线电磁波透视法在探测煤矿构造中的应用[J].勘探地球物理,2005.


  [3]《潞宁煤业有限责任公司22111工作面精细探测成果报告》。


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