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： 4.5kgWKT-E型无线电波透视仪WKT-6型坑透仪七、坑透的主要观测方法1、同步法发射天线和接收天线分别位于不同的巷道中, 同时等距离移动, 逐点发射和接收。

当工作面长度较大, 且两条巷道基本平行, 人工干扰体又不能彻底消除的情况下, 就可以选择用同步法进行观测。

采用这种观测方法, 因为透视距离大体相等, 各处干扰情况相近, 接收的又是穿煤层而过的直接波, 避免接收各种干扰体形成的绕射、反射、散射波, 可确保接收场强值的真实可靠性, 有利于资料的分析。

但是用这种方法观测容易形成盲区, 有漏测的可能。

同步法发射点移动频繁，不易做到发射机和接收机同步，工作效率低，除研究一些特殊问题外，一般较少采用。

2、定点法发射机相对固定于某巷道事先确定好的发射点位置上，接收机在相邻巷道一定范围内逐点沿巷道观测场强值，即定点发射多点（扇形）接收，又称定点交汇法。

一般发射点距50米或40米，接收点距10米或5米。

每一发射点，接收机可相应观测15~21个点。

这种方法速度快、效率高和易于协调工作，是无线电波透视的主要观测方法。

定点法示意图八、坑透的具体操作方法：1、坑透时间一般在工作面圈出，未安装设备前。

2、编制《工作面坑透安全技术措施》。

坑透前应编制《工作面坑透安全技术措施》。

主要内容包括：施工设计（观测点的布置、井下实测、作业要求）、安全技术措施。

3、透视观测点的布置在透视工作面平面图（1：1000或1：2000）上布点，从切眼开始布点，点号为1、2、3……直至巷口为止。

不得有漏号或重号,进、回风巷道的点号要对应。

接收点间距一般为5m或10m，发射点间距一般为40 m或50 m，可根据需要加密或者加大距离。

成庄矿一般采用接收间距5m，发射间距40 m。

每个发射点可相应观测15-21个点，呈扇形观测网，每个点都应有若干个重复测量数值，这样在整个透视平面上，射线分布越密、平面覆盖的次数越多，越有利于交汇异常区。

眼进风巷9837654回风巷21切124567389观测点布置示意图4、观测顺序及观测时间的确定由于坑透仪的发射机与接收机之间没有通信联络，因此在布置完测点后需统一安排观测时间，并列成表格，一式两份，发射、接收双方各拿一份，井下实际观测时，按表格中安排时间进行。

工作面坑透 巷发射 巷接收表5、井下实际观测将观测点标在工作面进、回风巷道帮上。

井下实际布点时起止点号与图上相附合。

然后按计划的观测顺序、观测时间表进行观测。

工作时，共需7人，四人发射，三人接收。

发射机发射电磁波时，框型天线轴线应平行巷道并悬挂成四边形，面积尽可能大，保持频率与天线调谐粗调开关一致，调谐电流调到最大。

接收机接收时，环形天线直立，环面始终对着发射机方位，即观测最大值方向。

6、资料的分析与处理对井下收集的资料用计算机软件进行分析，编制相应的图件。

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（CT透视），一般将两种方法结合起来进行处理解释。

目前集团公司采用的主要方法是：利用计算机WKTCT 坑道透视数据处理软件绘制CT透视图。

根据坑透的CT透视图和坑透数据分析，确定工作面的坑透异常区。

通过对坑透资料进行处理和解释，得出坑透成果图。

工作面坑透成果图7、出具《坑透结果报告》。

《坑透结果报告》一般分为三个部分：(1) 工作面概况(2) 工作方法及资料处理结果(3) 建议。

为今后工作面回采提出建议。

同时附一表一图。

即工作面异常区情况表、工作面坑透结果图。

九、坑透安全技术措施1、坑透工作必须统一协调指挥。

2、工作面坑透时，电缆、水管、信号线、轨道、金属支架、金属导体在切眼中不允许沟通形成回路；巷道中的所有电缆必须在巷口和切眼断开，电缆头甩开20～30m，并把所有电缆放在地下。

所有进、回风巷的电话线及监测线从进、回风巷口处断开，并将监测线放到地上。

巷道内电缆必须停电，并放到地上。

在正进行坑透的工作面巷道内，不得从事与坑透无关的工作。

3、在确定发射点和接收范围时，接收范围与发射点所形成的扇形区不大于40度角。

4、必须做好坑透的准备工作。

下井前，坑透仪必须进行联机试验，确认仪器工作正常后，方可下井。

5、在坑透工作前，经安检员检查现场隐患及仪器设备，确认无误后方可进行。

6、坑透时，发射点应尽量避开强干扰地段，工作时应尽量避免人员走动，以免影响透视效果。

发射点应尽量布置在远离构造位置的地方，否则形成大片阴影区，不利于工作的顺利进行和资料的有效利用。

7、发射机工作时，必须将表头指示针调谐至允许范围内的最大值，并自始至终保持相对稳定。

接收机在有金属导体的巷道观察时，天线应尽量远离导体，置于适当的位置，严格将天线环面垂直巷道接收。

禁止在井下打开机壳，从事仪器检查、修理、更换电池组零部件等工作。

8、坑透时，发射机和接收机操作人员必须佩带便携仪，当瓦斯浓度超过0.8%时，应立即停止坑透工作，人员和仪器及时撤离现场。

9、坑透工作必须明确项目负责人、技术负责人、安全负责人。

坑透时，必须保证安全负责人、技术负责人、安检员及所有工作人员到岗后方可开始坑透。

十、坑透效果分析坑透对陷落柱的探测效果很好，煤层变薄带次之，断层探测效果最差。