无线电波坑道透视法

无线电波坑道透视法

一、无线电波坑道透视法的定义

无线电波坑道透视法（又称坑透法）是一种电磁波探测方法。是在钻孔或坑道中，利用无线电波在岩、矿媒质传播过程中观测到的一些现象，来探测地下目标物的一种方法。由于电磁波在煤层中传播时，不同电阻率的介质对电磁波的吸收不同，电阻率小的介质，对无线电波吸收强，接收到的无线电波强度就小，和理论场强相比较，会形成“阴影区”。根据“阴影区”的情况，就可以判断出地质异常体的存在。

二、无线电波坑道透视法的基本原理

电磁波在地下岩层中传播时，由于各种岩、矿石电性（电阻率P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，当波在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，从而造成能量的损耗。在实际工作中，电磁波在穿过煤层途中遭到断层、陷落柱或其它构造时，波能量被吸收或完全被屏蔽，则在接收巷道收到微弱信号或收不到透射信号，形成所谓的透视异常（又称阴影异常）。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，这就是无线电波透视的基本工作原理。

三、无线电波坑道透视技术的应用范围

应用无线电波透视技术，可以对煤层的地质构造、煤层的赋存与煤层结构等方面做较系统的探测研究，通过在两条巷道对工作面进行探测的实践证明，该项技术目前能探测的范围及精度为：

1、探测煤层中落差大于三分之一煤层厚度的断层；

2、探测富含水区域的大致范围；

3、探测煤层顶底板起伏变化情况，起伏变化的幅度大于三分之一的煤层厚度；

4、探测陷落柱，直径大于10米以上。

就晋城矿区而言，通过多年的实践，坑透可以达到的探测目的包括：

1、探测出工作面煤层中长轴大于20m的陷落柱。

2、探测出工作面煤层中落差大于或等于1/3煤层厚度的断层。

3、探测出工作面煤层中大于等于1/3煤厚的冲刷带、煤层变薄带及无煤区。

四、无线电波坑道透视法的特点和局限性

1、特点：

⑴仪器轻便，接收机与发射机一般都在5kg左右，加

上辅助设备总重要也不很大，有利于在煤矿井下工作。

⑵所需工作人员比较少，一般4~5人即可正常开展工作。

⑶透视距离一般可达150~220m，抗干扰大透距仪器有可能达320 m。

2、局限性：

⑴只能做透射测量，不能做反射测量，其主要工作必须在两条巷道内进行，探测两条巷道之间同一煤层内的地质异常体（地质构造），在只有一条巷道的情况下开展坑透工作要采用钻孔透视法。

⑵坑透仪测量时干扰因素比较多，金属支架、接地铁轨、风管、水管、特别是电缆及其他金属导体以动力设备都可能造成干扰，坑透工作时，必须采取其它抗干扰的措施。

⑶透视探测的距离还不够大。

五、无线电波坑道透视法的应用条件

无线电波坑道透视法的应用条件主要取决于煤、岩层对电磁波的吸收系数β。不同的煤层和岩层，由于它们的电性不同，因此对电磁波的吸收程度（即吸收系数）也不相同。这就是说，介质（煤层或岩层）的吸收系数越大，透视的距离越小，适用条件越差。当透视距离不能满足一般采煤工作面对透射的需要时，无线电透视法就失去其使

用价值。当然，在降低工作面频率的情况下，探测距离就会有所增大，但探测精度也将降低。由于全国各个矿区煤层的赋存情况、回采条件各不相同，故根据无线电波透视的特点将其适用条件简单归结为以下几个方面：

⑴煤的变质程度。从褐煤到无烟煤，随着变质程度的不同，其电阻率也不相同，烟煤系列各种牌号的煤电阻率都比较高，吸收系数β小，因此坑透的透视距离大。褐煤与无烟煤的电阻率比较低，吸收系数大，因此透视距离小。当然，各地无烟煤的电性也不相同，例如阳泉的无烟煤电阻率比较高，使用坑透法就比较好，而北京、邯邢地区的无烟煤电阻率低，因此透距只达数十米。

⑵煤层厚度。一般情况下，厚度在1m以下和10m以上的煤层都不适于采用无线电波透视测量。因为薄煤层的开采条件差，影响坑透的探测距离和探测效果。在厚煤层中，则往往由于小构造不显著，透视异常不明显，难以做出正确的判断。

⑶煤层倾角。煤层倾角大、构造复杂的工作面使用坑透法受到限制。由于透视异常往往由多种小构造叠加形成，因此无线电波透视法很难做出较准确的定性定量解释。

因此，坑道无线电波透视仪应针对抗干扰能力，透视距离的难题进行研究，并应进一步研究电磁层析成像探测技术（电磁CT技术）的研究与应用。

六、坑透仪器、设备

坑透仪器包括坑透数据采集系统和数据处理系统。包括接收机、发射机和电脑。目前集团公司采用的主要是重庆煤科院生产的WKT－E型和WKT-6型。

型号接收机收射机

WKT-E型防爆型式：ibl (本质安全型)

工作频率：0.5MHz

灵敏度：（信噪比3：1时）小于0.06

整机带宽：≤20Hz

整机增益：144dB

终端测量范围：0～110dB

存储器：32K

天线：铝屏蔽环天线，直径0.5m 防爆型式：ibl(-150℃)本质安全型

工作频率：0.5MHz

整机功耗：基本型≤13W

输出功率：5W

天线：橡套电缆框形天线

WKT-6型防爆形式：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 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

WKT-E型无线电波透视仪