无线电波透视法在杨庄煤矿WIII517工作面的应用
无线电波透视技术
“一发双收”适用范围
“一发双收”数据采集观测系统虽然比一发一收数据采集系统具有很多 优点，但也不是每个综采工作面都适用。“一发双收”数据采集观测系统适 用于地质条件简单和煤厚大于3.0m的综采工作面。在地质条件复杂的工作面 和煤厚较小的工作面穿透比较差，电磁波穿过煤层时大部分被吸收或不能穿 过完全吸收，透射的电磁波非常弱，接收的场强值与背景值一样。这样采集 数据的信噪比低，采集的数据不可靠。
• 一发双收观测系统
• 提出是“一发双收”而不是“一发多收”，“一发多收”数据采集系 统需要接收机多，一是调制接收机一致性难度大不利于实现；二是接 收操作员会有一段不接收数据造成浪费不利于节约资源。“一发双收” 方式的目的是提高现场工作效率，可在一个工作日内完成长度 1500~2500m工作面，充分利用发射机。一台发射机正常工作时间在 5h以内，只有一台接收机在接收数据，很多时间发射是不能充分利用。 “一发双收”装置是有一台发射机和两台接收机组成。
张 集 矿 111 43 工 作 面 实 测 场 强 曲 线
2.采集参数的选取技术（采集频率的选择）
当在煤层中的巷道发射电磁波时，电磁波在地下以全空间球面传播为主， 电磁波在煤与岩不同电性介质中传播，其各自的趋肤深度也不同，可以做 如下讨论：
A)当煤的电阻率远远大于岩时，煤层相当于围岩形成类波导体，电磁波在 煤层中以导波形式传播，其传播特点具有衰减小、能量强、传播距离远的 特点，极利于坑道透视采用的阴影法探测地质异常体； B）当煤的电阻率大于岩时，煤层相当于围岩形成类波导体，电磁波主能量 在煤层中传播，其传播特性是具有一定的衰减性，有一定的传播距离，能 够应用坑道法透视地质异常体； C）当煤远远小于岩时，衰减快、距离短，不利于方法的应用。
在井下煤、岩层中电磁波的传播，其强度、相位大小直接与煤、岩电阻率、 介电常数和磁导率等电磁参数有关。大量的现场实验和实验室煤、岩样测定结 果表明，矿区各煤层与顶底板都有明显的电磁性质的差异，这就是采用无线电 波透视的地质地球物理基础。 1．煤、岩电磁参数 煤的变质程度对其电阻率有决定性的影响。在成煤过程中，随着炭化作用 的进行，煤的变质程度增高。煤的含炭量逐渐增多，挥发物减少。煤的电阻率 也相应的减小。另外，煤与其它岩层一样其电阻率与湿度的关系密切，煤层及 其顶底板岩层中部分含有一定的水分。水溶解了煤和顶底板岩石的矿物质。呈 一种带极性分子的溶液存在于煤层及岩层空隙中，为离子导电物质，因此对电 阻率影响很大。水分越高，湿度越大，则电阻率变小，电磁能量的衰减增大。 正因如此，井下利用无线电波透视可成功地探测含水破碎带及断层裂隙带等地 质问题。
无线电波透视法在工作面构造探测中的应用
无线电波透视法在工作簡构造探测中的应用□段宁宁山西义棠煤业有限责任公司，山西介休 032000摘荽I陷落柱、断层、煤厚变化、褶曲等是煤矿巷道掘进和工作面回采过程中常见的地质异常构造，本文以探测义棠煤业公司020710工作面内构造发育情况为例，通过实例分析和探查对比，进一步说明应用无线电波透视法探查工作面内部隐伏异常地盾构造的重要意义。
关键词：无线电波透视；电磁波；隐伏地质构造0引言无线电波透视技术能够精确地勘探察直接开采矿石的 工作地点中的地质异常体，掌握工作面中的隐伏构造的发 展延伸和规模确保采煤工作的顺利进行是矿井地质工作中 的重要任务。
义棠煤业公司自2009年即引进矿井无线电波 坑道勘探技术，通过近10年的发展，公司技术人员已基本 熟练拿握坑透技术操作及数据处理，本次在020710工作面 探查隐伏地质构造，取得良好的效果。
1无线电波透视法原理电磁波穿透过程中不同的介质对电磁波的吸收损耗是 不同的，在矿井中，电磁波会因为在穿越上下两个岩层之 间分布的煤炭层的过程中碰上陷落柱、断层和别的一些构 造的时候，由于发生吸收、衰减甚至是屏蔽的现象，会产 生数据异常现象。
为了对地质现象进行推理学习，就需要 研究电磁波在地质体和采区煤层，还有各种构造下所产生 的一些影响。
坑透是无线电波透视勘探一般适用于已完成掘进的工 作面的两个顺槽之内，发射点和接收点分别布置在巷道两 顺槽需要进行坑透的区域。
在进行坑透勘探的时候，先选 定一条巷道作为布置发射点的巷道，也叫发射巷道。
当在 发射巷道的某一点进行发射时，发射机向工作面煤体中发 射某一固定频率（一般选用365 Hz)的电磁波，在同一工 作面对应的的巷道中对发射过来的电磁波进行接收，获取 实测场强值。
如果工作面煤层中存在断层等构造时，断层 等构造会对电磁波信号进行发射、屏蔽或吸收，从而导致 接收机收到的电磁场强度变低。
一般在工作面顺槽布S多 个发射点和接收点进行观测，则形成透视异常区。
煤厚探测中无线电波透视勘探方法
研究建议
加强国际合作
积极参与国际学术交流，与同 行专家合作，共同推进无线电
波透视勘探技术的发展。
注重实践应用
将研究成果应用于实际工程中， 通过实践检验和完善理论，促进 理论与实践的结合。
加强人才培养
加大对相关领域人才的培养力度， 为无线电波透视勘探技术的深入研 究提供人才保障。
06
参考文献
参考文献
发展趋势
03
04
05
综合应用多种地球物理 勘探方法，提高煤层厚 度探测的精度和可靠性 ；
针对南方复杂地质条件 ，开展精细化研究，提 高无线电波透视勘探方 法的适应性；
利用人工智能、大数据 等新技术，提高数据处 理效率和解释精度。
02
无线电波透视勘探方法基 本原理
无线电波传播原理
01
02
03
电磁波的传播
影响因素
03
煤厚探测的准确性受多种因素影响，如煤层的电导率、反射面
的平整度、地下水的分布等。
03
无线电波透视勘探方法在 煤厚探测中的应用
探测方案设计
1 2
确定目标区域
选择具有代表性的地段，明确探测目标和任务 。
选择合适的频率和功率
根据目标深度和地质条件，选择合适的发射频 率和功率，以确保信号能够穿透足够的深度。
煤厚探测中无线电波透视勘 探方法
2023-11-04
目录
• 引言 • 无线电波透视勘探方法基本原理 • 无线电波透视勘探方法在煤厚探测中的应用 • 无线电波透视勘探方法优缺点分析 • 未来研究展望与建议 • 参考文献
01
引言
研究背景和意义
煤炭作为重要的化石能源，在我国能源结构中占据重要地位 。然而，随着开采强度的增加，煤层厚度探测的准确性对于 保障煤炭安全生产具有重要意义。
无线电波坑道透视仪在采煤工作面中的应用
无线电波坑道透视仪在采煤工作面中的应用作者：南建华来源：《中国科技博览》2013年第31期[摘要]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，探测矿井回采工作面中的地质构造，如陷落住、断层、火成岩、煤层厚度变化、冲刷区、瓦斯富集区及突水构造等。
可合理进行工作面回采设计，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，增加矿井安全，具有显著的经济效益和广泛的社会效益。
[关键词]坑透技术地质构造工作面探测中图分类号：P631 文献标识码：P 文章编号：1009―914X（2013）31―0203―01前言在煤矿生产过程中，预先摸清回采工作面的地质构造，合理进行工作面回采设计，以保证综采的顺利进行，是矿井工作的重要任务。
阳煤集团是我国最大的无烟煤生产基地。
随着综合机械化采煤技术的不断发展，隐伏地质构造对煤炭生产的影响愈加凸显，1995～2000年阳煤集团每年因地质构造造成少生产煤炭约150万吨，损失超过1.5亿元。
所以，加强矿井地质资料的管理，提高地质工作人员的素质，采用先进的探测设备，是高产高效矿井的先决条件。
1 WKT—E型坑透仪使用条件及应用范围1、使用环境条件：坑透仪是用来探测：顺煤层两煤巷、两钻孔或煤巷与钻孔之间的各种地质构造异常体。
发射机与接收机分别位于不同巷道或钻孔中，同时做等距离移动，逐点发射和接收。
或发射机在一定时间内相对固定位置，接收机在一定范围内逐点观察测其场强值。
2、主要应用在探测：①地质构造破坏软分层带、瓦斯富集带等瓦斯灾害区；②直径10米以上的陷落柱；③大于1／2煤厚的断层；④富含水带；⑤顶板垮塌或富集水的采空区；⑥煤层厚度、夹矸及产状变化带；2 WKT—E型坑透仪工作原理无线电波在煤（岩）层中传播时，同一煤层一定范围内平行层理方向上可近似认为是均匀的，但由于各种煤（岩）层电性（电阻率、介电常数等）的不同，它们对电磁波能量的吸收有着一定的差异，电阻率较低的煤（岩）具有较大的吸收作用。
无线电波透视法及其应用
无线电波透视法及其应用摘要:预先探明待采工作面的地质构造以保证采煤特别是综采的顺利进行, 是矿井地质工作中的重要任务。
随着采煤机械化程度的提高, 要求在采前探清待采工作面内的地质构造及地质现象的程度越来越高。
只局限地应用传统的地质手段和方法已不能很好地适应现代化采煤的要求。
无线电波透视法是利用无线电波在钻孔和坑道中的发射和接收来确定地下介质特性和地质构造的一种物探方法。
当电磁波在地下有耗介质中传播时，遇到岩性不同的分界面就会产生不同的电磁波反射、折射、透射和频散、吸收等，通过研究接收到的电磁波的性质达到探测地下目标物的目的。
本文简述了该方法的理论，描述了方法的分类，概述了目前使用的发射天线、接收天线和常用的仪器，总结了井下工作方法和解释方法，最后给出了应用实例说明其应用效果。
关键词: 综采无线电波透视法发射接收资料解释1无线电波透视法技术原理1.1点电流元在无限均匀有耗介质中的场点电流元是指长度无限小或较波长甚小的线性电流单元，又称电偶极子或基本电阵子。
它本身不能单独存在，但是组成实际天线的基本单元。
设电偶极子位于球坐标系的原点，且沿坐标系的z 轴方向放置。
电偶极子的电流强度为I，是常数；dl 是电偶极子的长度，且电偶极子的长度dl≤el 和dl≤r(这里el 是导电介质中的波长，r 为收发距)，因此，可以近视地认为电偶极子是位于坐标原点的点电源。
在钻孔无线电波透视法的实际应用中，一般要求接收天线位于发射天线的远区场，即当kr≥1 或r≥el 时，电场分量和磁场分量可由下式表示它们是电偶极子在远区场条件下产生的电磁场分量。
Hϕ表示的是磁场分量，E ϒ、Eϴ表示的是电场分量，电场分量与磁场分量之比为：η称为介质的波阻抗。
在自由空间中，ε= ε0，μ=μ0，易于求出η=η0=120π。
1.2无线电波透视法工作原理无线电波透视法是根据电磁波在地下岩层中传播时，由于各种岩层和煤层的电性(电阻率ρ和介电常数ε) 的不同，它们对电磁波的吸收不一致的原理，来探测待采工作面内的地质异常体。
无线电波透视技术在工作面构造煤探测中的应用
无线电波透视技术在工作面构造煤探测中的应用作者：吝保洲来源：《中国科技博览》2013年第32期1引言煤与瓦斯突出是煤矿生产中最严重的灾害之一，科学地预测瓦斯突出危险区对于提高采掘生产中防突措施的科学性和针对性，减少防突工作量，降低生产成本都具有重要的现实意义。
煤与瓦斯突出是由瓦斯、地应力和煤的物理力学性质等多因素共同作用的结果。
当地应力、瓦斯压力达到一定值时，是否发生突出的关键就在于各种应力与煤壁阻力间的相互关系，只有各种应力之和大于煤壁阻力时突出才会发生。
而构造煤具有煤体强度低，对应力敏感性强，容易形成高的瓦斯压力梯度和储存更多的弹性潜能的特征，使构造煤更容易发生煤与瓦斯突出。
大量资料表明，一定厚度的构造煤的存在是发生煤与瓦斯突出的必要条件[1-2]。
为此，如何探测井田内构造煤的分布规律就显得当务之急。
传统的探测构造煤的方法是跟踪观测已掘巷道的构造煤，对巷道未进入的工作面内部的构造煤分布规律无法判识。
论文采用无线电波透视技术对大众矿（南翼）工作面的构造煤进行了判识，结果与生产实践具有较好的一致性，这对于该工作面防治煤与瓦斯突出具有重要的现实意义。
2 基本原理无线电波透视技术是根据电磁波在地下岩层中传播时，由于各种岩层和煤层的电性（电阻率和介电常数）的不同，它们对电磁波的吸收不一致的原理，来探测待采工作面内的地质异常体[3-4]。
无线电波在煤岩体中传播时，在介质中各点的场强可以用下式来表示：H= H0 （1）式中：H——实测场强值；H0——理论初始场强值；β——介质吸收系数；r——发射点到接收点距离；sinθ——方向性因子，一般可认为等于1。
在理论初始场强值恒定的情况下，煤岩体各点场强的大小主要取决于介质吸收系数，而煤岩体的电阻率是控制介质吸收系数大小的主要参数[5]。
研究表明，构造煤和硬煤存在着明显的电阻率差异。
对于淮南中低变质程度的烟煤而言，构造煤的电阻率在48～1050Ω.M之间，常见值为680Ω.M左右，一般值在750Ω.M以下；硬煤的电阻率值为620～5550Ω.M，常见值为2530Ω.M左右。
无线电波透视法及其应用
无线电波透视法及其应用摘要:预先探明待采工作面的地质构造以保证采煤特别是综采的顺利进行, 是矿井地质工作中的重要任务。
随着采煤机械化程度的提高, 要求在采前探清待采工作面内的地质构造及地质现象的程度越来越高。
只局限地应用传统的地质手段和方法已不能很好地适应现代化采煤的要求。
无线电波透视法是利用无线电波在钻孔和坑道中的发射和接收来确定地下介质特性和地质构造的一种物探方法。
当电磁波在地下有耗介质中传播时，遇到岩性不同的分界面就会产生不同的电磁波反射、折射、透射和频散、吸收等，通过研究接收到的电磁波的性质达到探测地下目标物的目的。
本文简述了该方法的理论，描述了方法的分类，概述了目前使用的发射天线、接收天线和常用的仪器，总结了井下工作方法和解释方法，最后给出了应用实例说明其应用效果。
关键词: 综采无线电波透视法发射接收资料解释1无线电波透视法技术原理1.1点电流元在无限均匀有耗介质中的场点电流元是指长度无限小或较波长甚小的线性电流单元，又称电偶极子或基本电阵子。
它本身不能单独存在，但是组成实际天线的基本单元。
设电偶极子位于球坐标系的原点，且沿坐标系的z 轴方向放置。
电偶极子的电流强度为I，是常数；dl 是电偶极子的长度，且电偶极子的长度dl≤el 和dl≤r(这里el 是导电介质中的波长，r 为收发距)，因此，可以近视地认为电偶极子是位于坐标原点的点电源。
在钻孔无线电波透视法的实际应用中，一般要求接收天线位于发射天线的远区场，即当kr≥1 或r≥el 时，电场分量和磁场分量可由下式表示它们是电偶极子在远区场条件下产生的电磁场分量。
Hϕ表示的是磁场分量，E ϒ、Eϴ表示的是电场分量，电场分量与磁场分量之比为：η称为介质的波阻抗。
在自由空间中，ε= ε0，μ=μ0，易于求出η=η0=120π。
1.2无线电波透视法工作原理无线电波透视法是根据电磁波在地下岩层中传播时，由于各种岩层和煤层的电性(电阻率ρ和介电常数ε) 的不同，它们对电磁波的吸收不一致的原理，来探测待采工作面内的地质异常体。
无线电波透视技术
二、无线电磁波透视法基本原理
3、施工方法技术
在透视工作之前, 先选择地质条件正常, 无干扰和干扰因
素少的地段, 布臵1～2 个发射点进行透视条件试验, 以求取
该发射机的电磁波在工作面的初始场强值H0 和最大穿透距 离及煤层的吸收系数β。
透视工作时, 把发射机框形天线与巷道垂直，悬挂成四边 形, 接收机环形天线直立(注意接收机应放臵在远离金属导 体的地方) , 环面与巷道垂直, 即观测场强最大值方向, 把观 测到的数据记入已设计好的表格内。
2006.5
中国矿业大学。地球探测与信息技术
一．引
言
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。
（2）异常的划分 （3）异常的定位 （4）干扰的识别与消除
2006.5
中国矿业大学。地球探测与信息技术
二、无线电磁波透视法基本原理
5.1、正常场参数的估算
无论资料是计算机处理还是人工地质解译，都需要事先知 道一些参数，如波源的振幅因子，围岩的吸收系数和位相 常数、正常场等等。由于介质的不均匀性，要精确地确定 这些常数是困难的，通常采用一些行之有效的估算方法估 算参数，如估算波源振幅因子和围岩吸收系数的两点法、 图解法、线性叠代拟合方法等。
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 的性质和空间位臵及大小, 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。
无线电波坑道透视在综采工作面的应用
无线电波坑道透视在综采工作面的应用赵 帅（汾西矿业正文煤业，山西 孝义 032300）摘 要正文煤业井下地质构造较发育，严重影响井下安全生产，为了降低地质构造对井下综采工作面的影响，矿方采用了坑透仪探测综采工作面内部的地质构造。
本文阐述了坑透仪的基本原理、探测作业前的准备工作以及探测过程。
通过对比坑透结论、钻探验证结论和实际揭露的结果，肯定了坑透技术的可靠性，是煤矿井下综采工作面探测内部地质构造的有效手段。
关键词无线电波坑道透视 原理 构造中图分类号 TD166；P631.3+25 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2018.08.071Application of Radio Wave Tunnel Perspective in Comprehensive Mining FaceZhao Shuai(Fenxi Mining Zhengwen Coal Industry, Shanxi Xiaoyi 032300)Abstract: The underground structure of Zhengwen Coal Industry is well developed, which seriously affects the safety production under the mine. In order to reduce the influence of geological structure on the underground comprehensive mining working face, the mine adopted pit penetrometer to detect the geological structure inside the comprehensive mining face. This paper expounds the basic principle of the pit penetrator, the preparation before the detection and the detection process. By comparing the results of pit penetration, drilling verification and actual disclosure, the reliability of pit penetration technology is confirmed, and it is an effective means to detect the internal geological structure of underground comprehensive mining face.Key words : radio wave tunnel perspective principle structure收稿日期 2018-03-12作者简介 赵帅（1988-），男，河北省景县人，2008年6月毕业于山西大同大学工学院，地质勘查专业，助理工程师，现就职于汾西矿业正文煤业，从事煤矿矿山地质研究。
{无线电波坑透法}煤矿井下工作面地质构造无线电波坑透法探测
煤矿井下工作面地质构造无线电波坑透法探测武汉地大华睿地学技术有限公司一、引言煤矿井下工作面隐伏的地质构造(如陷落柱、断层、煤层变薄区等)对于煤矿生产存在安全隐患，因此采取有效的探测手段探明此类地质构造相当必要。
电磁波在地下岩层中传播时，由于各种岩、矿石电性的不同，它们对电磁波能量吸收也不同，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。
因此，在矿井下，电磁波穿过煤层途中遇到断层、陷落柱或其它构造时，电磁波能量被吸收或完全被屏蔽，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。
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。
二、使用方法无线电波透视法三、技术原理无线电波坑道透视是用来探测顺煤层两煤巷的各种地质构造异常体。
发射机与接收机分别位于不同巷道中，同时做等距离移动，逐点发射和接收；或发射机在一定时间内相对固定位置，接收机在一定范围内逐点观测其场强值。
交替成层的含煤地层是非均匀介质，电磁波在含煤地层中传播可分解为垂直层理和平行层理方向，在垂直层理方向是非均匀介质，在同一煤层一定范围内平行层理方向上可近似认为是均匀的。
采面巷道通常都是布置在同一煤层中，电磁波透视是在顺煤层的两巷道或两钻孔中进行，因此透视时的电磁波传播仍可利用均匀介质中的传播公式，假设辐射源(天线轴)中点O为原点，在近似均匀、各项同性煤层中，观测点P到O点的距离为r，P点的电磁波场强度Hp由下式表示：在辐射条件不随时间变化时，Ho是一常数，吸收系数β是影响场强幅值的主要参数，它的值越大，场强变化就越大。
吸收系数与电磁波频率和煤层的电阻率等电性参数有直接关系：在同一均匀煤层中，频率越高吸收系数就越大，电磁波穿透煤层距离就近；煤层电阻率越低，吸收系数也越大。
煤层中断裂构造的界面，构造引起的煤层破碎带、煤层破坏软分层带以及富含水低电阻率带等都能对电磁波产生折射、反射和吸收，造成电磁波能量的损耗。
YDT175矿用无线电波透视仪使用说明书
矿用无线电波透视仪数据处理解释软件 处理软件使用说明书中国煤炭科工集团西安研究院有限公司2014年5月一软件概况1 软件的简介本软件系统是专为矿用无线电波透视仪开发的数据处理系统，该软件系统具比较强大的数据处理功能，能十分容易地实现坑透数据的显示、预处理、处理以及成果图的输出工作，且所有的工作均只需触发相应的按键即可实现，对工作面内的异常（尤其是沿走向方向上的异常）具有良好的分辨率。
2 软件运行的环境运行系统要求：本款软件能在现有较为常见的系统上平稳运行，如window2000、windowXP、window7、window8系统。
硬件要求：Cpu：PENTIUM 166硬盘：20G内存：80M3 软件的安装及运行双击Setup.exe文件，弹出如下的安装界面图1.1 矿用无线电波透视仪软件安装界面单击“下一步”继续安装过程图1.2 矿用无线电波透视仪软件安装界面单击“我接收”继续下一步图1.3 矿用无线电波透视仪软件安装界面默认情况下，软件会安装在系统文件C盘的根文件夹下，通过“浏览”可以更改安装路径。
单击“安装”，软件安装过程开始。
图1.4 矿用无线电波透视仪软件安装界面软件安装完成后，安装matlab的运行库图1.5 矿用无线电波透视仪matlab运行库安装单击“完成”，进行运行时的安装。
图1.6 矿用无线电波透视仪matlab运行库安装完成单击“finish”完成整个软件的安装过程并退出安装程序，桌面上会出现软件快捷方式图标。
4 数据原始文件的说明WKT-2000输出结果格式为dat文本文件，文件内包含五列数据，数据的具体内容为：第一列第二列第三列第四列第五列发射巷号发射点号接收巷号接收点号接收场值其中，第一列数据的值为1或2，第三列与第一列对应，其值为2或1，第2,4列的值为实际的发射/接收点号，第五列是接收的场值。
二数据的显示对无线电波坑透数据的显示主要包括：单发射点接收曲线、不同巷同点发射接收对比曲线、同一巷道不同点发射对比曲线、射线分布曲线。
矿井无线电波透视对工作面走向断层探测分析谢枫
矿井无线电波透视对工作面走向断层探测分析谢枫发布时间：2021-08-20T08:27:41.223Z 来源：《防护工程》2021年13期作者：谢枫刘勇程为史心全[导读] 无线电波透视（坑透）目前在工作面探测中效果明显，被普遍使用。
在矿井下，电磁波穿过煤层途中遇到断层、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。
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。
淮河能源集团地质勘探分公司综合物探队安徽省淮南市 232052摘要：无线电波透视（坑透）目前在工作面探测中效果明显，被普遍使用。
它的原理是电磁波穿过煤层途中遇到断层、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。
通过对数据总结分析，使得在走向断层引起的异常区范围更符合实际，解决以往异常区划分范围过大的问题。
关键词：隐伏走向断层，解释误差，场强值，提高准确率1.引言无线电波透视（坑透）目前在工作面探测中效果明显，被普遍使用。
在矿井下，电磁波穿过煤层途中遇到断层、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。
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。
但是，受坑透目前现有技术的影响，对于长的平行于巷道的走向断层，中间的上下弯曲的确切位置还难以确定，是造成解释误差的主要原因，从而也不能很好的指导矿井工作面的生产。
2.需要解决的技术问题坑透解释异常区主要依据实测场强图等资料进行划分，首先受目前坑透技术限制，只能给予定性解释，从而造成异常区范围过大，不能很好的指导矿井生产。
其次给钻孔施工探测带来不便，没有针对性。
本文所述主要解决坑透工作面走向断层解释技术方法和思路，更好的判定出走向断层的产状和影响范围，更好指导钻孔施工，从而减少钻孔施工量。
无线电波透视CT探测技术在城郊煤矿中的应用张胜军
无线电波透视CT探测技术在城郊煤矿中的应用张胜军发布时间：2021-08-26T08:30:47.001Z 来源：《中国科技人才》2021年第15期作者：张胜军[导读] 通过无线电波透视CT探测技术在回采工作面的成功应用，探明了工作面内断层等地质构造的赋存情况，为工作面安全生产、地质构造高精度控制起到较大作用，在煤矿工作中可推广使用。
永城煤电控股集团有限公司地测部河南永城 476600摘要：通过无线电波透视CT探测技术在回采工作面的成功应用，探明了工作面内断层等地质构造的赋存情况，为工作面安全生产、地质构造高精度控制起到较大作用，在煤矿工作中可推广使用。
关键词：无线电波透视CT探测技术；地质构造；高精度控制；安全生产1 无线电波透视法探测方法原理1.1 无线电波透视法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。
因此，在矿井下，电磁波穿过煤层途中遇到断层、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。
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。
1.2 无线电波透视方法1.2.1 透视工作方法井下坑透法一般在两巷道间进行，如在回风巷布置发射点，向煤层中发射某一频率的电磁波，在运输巷安置接收机观测电磁场场强H信号，电磁波在煤层传播中遇到介质电性变化时，电磁波被吸收或屏蔽，接收信号显著减弱或收不到有效信号，如沿巷道多点观测，则形成所谓的透视异常。
发射点和接收点可布置在回风巷、运输巷等易于通行和干扰小的地段。
井下观测方法有同步法和定点法两种方式。
同步法是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。
无线电波透视法在杨庄煤矿WⅢ517工作面的应用
无线电波透视法在杨庄煤矿WⅢ517工作面的应用作者：王建设来源：《科技资讯》2013年第15期摘要：为了进一步探测巷道已揭露断层在面内延伸情况及内部隐伏断层和煤层变薄区，利用煤层、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的原理，从而进行地质推断和解释，为WⅢ517工作面回采提供较为可靠的地质资料。
关键词：坑道无线电波透视法、地质构造、WKT-E型坑透仪、数据中图分类号：TN93 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（c）-0000-001、概况1.1 目的杨庄矿WⅢ517工作面内部地质构造较复杂，掘进施工过程中，坑透区域内共揭露断层7条。
为了进一步探测巷道已揭露断层在面内延伸情况及内部隐伏断层和煤层变薄区，为工作面回采提供较为可靠的地质资料。
淮北矿业股份有限公司杨庄煤矿委托淮北矿业集团勘探工程有限责任公司于2013年1月14日对该面进行了井下坑透探测工作。
1.2 任务采用无线电波透视技术对杨庄矿WⅢ517工作面进行探测，通过工作面内煤层、各种构造及地质体对电磁波的影响所造成的透视异常，从而进行地质推断和解释。
依据探测结果，圈定出工作面煤层内构造发育位置和分布范围。
1、基本查明WⅢ517工作面风、机巷及切眼揭露断层在面内的延伸范围及摆动情况；2、基本查明工作面内的隐伏构造情况及其影响范围；3、对工作面煤层厚度变化情况予以初步解释。
2、工程概况杨庄矿WⅢ517工作面走向长约800米，倾斜长约195米。
工作面标高-340米～-456米，地面标高31.2米。
wⅢ517工作面，南部为wⅢ513工作面（已采区），北部为wⅢ517风巷联巷，东部为EⅢ511工作面（已采区），西部为未采区。
相对地面位于陈庄小学东500米（已搬迁），其余为农田、果园类。
2.1 工作面煤层该工作面煤层赋存较稳定，煤层结构简单。
煤层倾角6°左右，煤层局部受火成岩侵蚀，变质为焦。
局部煤层有变薄现象，最薄处煤厚仅0.5米。
浅谈坑道无线电波透视法超前探测地质构造技术的应用
浅谈坑道无线电波透视法超前探测地质构造技术的应用发布时间：2023-01-13T07:52:53.311Z 来源：《中国科技信息》2022年16期第8月作者：王林峰[导读] 煤矿生产由于自身的特殊性，很容易出现安全隐患，而一旦发生安全事故，会造成难以估量的损失，王林峰开滦（集团）有限责任公司钱家营矿业分公司河北唐山 063301摘要：煤矿生产由于自身的特殊性，很容易出现安全隐患，而一旦发生安全事故，会造成难以估量的损失，所以超前研究地质构造变化形态和断层的延展长度范围，以及煤层赋存情况，有着至关重要的作用[1]，所以利用坑道无线电波透视法的物探方法进行超前探测，对探测成果加以分析、确认，研究判断出影响生产的主要物探影响区域，并且在回采过程中做好超前准备，编制一系列安全技术措施，对煤矿的安全高效高质量的生产有着较好的指导作用，确保顺利高效通过该区域，大大保障了安全生产，提高回采率，保证原煤上产，为公司增加效益。
关键词：地质构造；坑道无线电波透视法；物探影响区域；物探方法；无线超前探测。
一.引言为了对煤矿地质灾害进行更好的防治，在工作面回采之前需采用物探方法对工作面内的地质异常区进行勘探[2]，准确预测地质构造的影响区域及分布状况。
通过井下物探的方法对工作面内部地质构造变化情况及煤层的赋存情况进行探测，获得探测数据对比，对探测范围内的地质条件进行评价，为回采提供物探资料，为工作面安全高效回采提供可靠的地质保障。
二、工作面地质概况钱家营矿2097西位于井田东翼十采区西翼，西侧为-850~-780上山、2075西泄水石门、-780西回风巷、-780轨道巷，东侧为十采专用回风巷、十采皮带山、十采四中运斜、十采四中轨斜、十采四中回风斜石门、十采轨道山及2097东工作面(已采毕)。
同煤层倾斜上方2096西工作面已采毕、下方暂无工程；上覆2075西、2076西工作面已采毕；除此之外，暂无其它工程。
工作面煤层厚度0.2~4.2m，平均煤厚1.7m，变化较大。
无线电波透视法在杨庄煤矿W Ⅲ517工作面的应用
２ ． ２地质构 造 该工作面 地质构造 简单 ， 总 体 为 一 单
斜构造。 ４ 煤与 ５ 煤 间夹 矸 总 体 趋 势 ， 由西 向 东、 由 北 向 南逐 渐增 厚 。 煤 层 局部 受火 成 岩 侵入影响， 有 焦 化现 象 。 工 作 面 风 巷 风４ ９ 点
前２ ３ ｍ至 风 ５ ０点 、 风５ １ 点前 ｌ ｌ 米至风５ ２ 前
ｙ
风巷联巷 ， 东部 为 Ｅ Ⅲ５ ｌ １ 工 作面 （ 已 采 区） ，
落差 （ ｍ） １ ． ９ ５ ． ０ ２ ． ８ ７ ． Ｏ １ ． ６ １ ． Ｏ ３ ． ５ 对 回采的影响程度 有一定程度影响 有较大程度影响 有较大程度影响 有较大程度影响 有一 定程度影响 有一定程度影响 有较 大程度影响 西部 为未采 区。 相 对 地 面 位 于 陈 庄 小 学 东 ５ ０ ０ ｍ（ 已搬 迂 ） ， 其余 为 农 田 、 果 园类 。 ２ ． １工作 面煤层 该 工作面煤 层赋存较 稳定 ， 煤 层结 构
工 业 技 术
无 线 电波 透视 法 在杨 庄煤矿 Ｗ 川 ５ １ ７工作 面的应 用
王 建 设 （ 淮北 矿业 集团勘探 工程有 限责任公 司 安徽 淮北 ２ ３ ５ ０ ４ ７ ）
摘 要： 为 了进一 步探测巷 道 已揭露 断层在 面 内延 伸情 况及 内部隐伏 断层和煤层 变薄 区， 利用煤层 ， 各 种 构遗 及地质体对 电磁波 的 影响 所造 成的各种 无线 电波 透视 异常的 原理 ， 从 而进行 地质推断 和解释 ， 为Ｗｍ ５ １ ７ 工作 面回采提 供较 为可 靠的地 质资料 。 关键词 ： 坑道无线电波透视 法 地质 构造 ＷＫ Ｔ－ Ｅ型坑透仪 数据 中 图分 类 号 Ｉ Ｔ Ｎ ９ ３ 文 献标 识 码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ６ ７ ２ －３ ７ ９ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ （ ｅ ） － ０ １ ０ ２ － ０ ４
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无线电波透视法在杨庄煤矿WIII517工作面的应用摘要:为了进一步探测巷道已揭露断层在面内延伸情况及内部隐伏断层和煤层变薄区,利用煤层、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的原理,从而进行地质推断和解释,为WⅢ517工作面回采提供较为可靠的地质资料。
关键词:坑道无线电波透视法地质构造WKT-E型坑透仪数据1 概况1.1 目的杨庄矿WⅢ517工作面内部地质构造较复杂,掘进施工过程中,坑透区域内共揭露断层7条。
为了进一步探测巷道已揭露断层在面内延伸情况及内部隐伏断层和煤层变薄区,为工作面回采提供较为可靠的地质资料。
淮北矿业股份有限公司杨庄煤矿委托淮北矿业集团勘探工程有限责任公司于2013年1月14日对该面进行了井下坑透探测工作。
1.2 任务采用无线电波透视技术对杨庄矿WⅢ517工作面进行探测,通过工作面内煤层、各种构造及地质体对电磁波的影响所造成的透视异常,从而进行地质推断和解释。
依据探测结果,圈定出工作面煤层内构造发育位置和分布范围。
(1)基本查明WⅢ517工作面风、机巷及切眼揭露断层在面内的延伸范围及摆动情况。
(2)基本查明工作面内的隐伏构造情况及其影响范围。
(3)对工作面煤层厚度变化情况予以初步解释。
2 工程概况杨庄矿WⅢ517工作面走向长约800 m,倾斜长约195 m。
工作面标高-340 m～-456米,地面标高31.2 m。
wⅢ517工作面,南部为wⅢ513工作面(已采区),北部为wⅢ517风巷联巷,东部为EⅢ511工作面(已采区),西部为未采区。
相对地面位于陈庄小学东500 m(已搬迁),其余为农田、果园类。
2.1 工作面煤层该工作面煤层赋存较稳定,煤层结构简单。
煤层倾角6°左右,煤层局部受火成岩侵蚀,变质为焦。
局部煤层有变薄现象,最薄处煤厚仅0.5 m。
工作面煤厚为0.5～3.2 m,平均为2.8 m;煤层倾角3°～18°,平均为6°。
可采指数0.93,变异系数γ28％。
2.2 地质构造该工作面地质构造简单,总体为一单斜构造。
4煤与5煤间夹矸总体趋势,由西向东、由北向南逐渐增厚。
煤层局部受火成岩侵入影响,有焦化现象。
工作面风巷风49点前23 m至风50点、风51点前11米至风52前12米煤层有变薄现象。
工作面在掘进过程中共揭露7条断层,其中风巷风5点前25 m处断层292°≤52°H:5 m,机巷C54点前43 m断层100°≤56°～70°H:7 m落差较大,对回采有较大影响,回采时应加强管理工作。
具体见断层情况一览表(表1)。
3 坑道无线电波透视法基本原理3.1 基本原理坑道无线电波透视法,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ρ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 a、b)。
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。
WKT-E型坑透仪只测固定频率透射电磁波的磁场(或电场)振幅分量。
在电磁波射线路径上介质电磁性质的变化和波导阻抗的变化,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。
在不考虑电磁散射的前提下,电磁波的传播路径可以用射线近似,此时煤层中传播的电磁波可近似用下式表示:式中:为介质中某点的实测场强;为决定发射功率和周围介质的原始辐射场强;r为发射机与接收机之间的直线距离;β为决定于工作频率、介质电阻率、介电常数等参数的介质吸收系数;θ为发射天线轴与观测点方向间的夹角。
显然,Ｈ值随ｒ和β而变化,其中射线路径上β值的变化是使Ｈ值发生异常变化的关键因素,如下式所示由(2)式可知,在一定的频率范围内,值是介质(煤或岩石)的介电常数、导磁率、电导率的函数。
由于煤层与顶底板岩石有较大的电性差异,所以在电磁波射线路径上出现煤层与岩层的交替时(如遇断层或火成岩体)时,就发生β与Ｈ值的明显变化。
又由于煤层相对于顶底板岩层是一种波导介质,当煤层厚度发生变化时,其波导阻抗就发生变化,则造成β值和Ｈ值的变化。
3.2 电磁层析成像法原理70年代中期,美国已故的测井学家R.J.Lyle等人率先利用直射线理论,把医学CT引入地学领域,把透射层析应用于跨孔电磁波探测的资料处理,推动了全球范围内地下物探层析技术的应用和研究。
电磁波在介质中近似为直线传播必须满足以下三个条件。
首先射线的长度r(发射点与接收点之间的直线距离)必须大于λ／2π,这里λ是电磁波在介质中的波长。
在目前的仪器和工作面几何条件下,经常使用的电磁波工作频率多为1.5～0.128 MHz。
其次,电磁波在介质中传播的折射率随距离的变化应足够小,也就是折射率近似为一常数。
在实际中,当煤层和顶底板岩层较为均一时,顺层传播的电磁波基本满足这一条件。
最后一个条件是λ＜＜π,这里是介质中的趋肤深度。
趋肤深度是电磁波能量的有效穿透深度,为。
煤是一种磁性极其微弱的物质,其相对导磁率近似等于1,很显然这个条件也能够满足。
电磁波层析成像分为绝对衰减层析成像和相对衰减层析成像两大类,两种算法的基本原理如下。
3.3 绝对衰减层析成像在坑道透视中,由于综采工作面煤层的倾角都小于25°,发射天线与观测点方向近乎正交,即在θ＝90°时,式(3)变为:此式中、的单位为微伏,ｒ的单位为米,β的单位为奈培／米。
对(3)式两边取对数,经变换后可得:式中、的单位为分贝,r的单位为米,β的单位为分贝／米。
如图2所示是一个工作面被网格化后的示意图。
把网格化后每个均匀的小块称为一个像素,在此区域内有一条射线穿过了衰减系数分别为的诸像素,并在这些像素上的截距分别为。
这样在第i条射线路径上则有:把式(5)代入式(４)中可得到第ｉ条射线的方程:若进行多重观测,即用多个波源发射,对每个发射点进行多点接收测量,即可得到如下矩阵方程:式中:为m×n阶系数矩阵,为射线穿过诸像素的截距。
其中D的元素是第i次观测中射线被第j个像素的截距。
i＝1,2…m,m是射线总条数(观测次数)。
j＝1,2…n,n是工作面网格化后像素的个数;为是n×1阶未知数矩阵,代表诸像素的绝对衰减值;为m×1阶常数矩阵,是各观测方式下与实测场强有关的常数。
由于方程(9)的建立是基于各像素绝对衰减作用的叠加,因此求得的各像素的绝对衰减系数也就体现了介质的物性。
把每个像素的值用图(色块图、灰度图、等值线图或立体图)表示出来,也就是层析图像。
此图像直观表示了工作面内异常分布情况,对它可做出相应的地球物理解释。
3.4 相对衰减层析成像相对衰减层析成像的控制方程。
这里β是介质背景衰减系数,D是m× n阶距离系数矩阵,ΔX是n×1阶未知数矩阵,S是m×1阶常数矩阵。
ΔX的物理意义是测区内某处的绝对衰减系数与该处背景衰减系数之差。
因此ΔX可称为“相对衰减”,类似地可把(10)式称为“相对衰减方程”,解此方程得到的是电磁波在地下介质中相对衰减的二维分布。
相对衰减层析成像的控制方程与波源的初始辐射强度无关,仅与背景场有关。
由于在复杂地电条件下也能确定背景场,所以大大扩展了电磁波层析成像的应用范围。
相对衰减层析成像控制方程的建立不受波源初始辐射强度变化的影响,并且能够抑制部分数据噪声,同时重建过程自动消除了不均匀的背景衰减,所以重建图像的可靠性和分辨率较高,背景清晰,异常突出。
当然,相对衰减层析成像与传统的绝对衰减层析成像方法并不互相排斥。
绝对衰减层析成像方法不仅能够了解正常场的衰减分布规律,而且与相对衰减层析成像法配合使用可以减少坑透资料地质解释的多解性。
3.5 资料处理与解释流程井下无线电波透视法探测数据处理流程为:原始数据整理—数据转换与检查—数据处理与解释—单支曲线综合图—坑透层析成像成果图—仪器实测与实际揭露对比图。
(1)在无线电波透视法资料的解释方法中有单支曲线法和层析成像法,在淮北矿区主要采用单支曲线和层析成像相互结合的方法进行处理解释。
(2)单支曲线分析。
对应每个发射点都有一条表征接收电磁波信号强度变化的衰减曲线,实测衰减曲线与理论衰减曲线进行对比分析,可以定性地分析确定电磁波传播过程中地质因素和矿井电磁干扰所引起的电磁场变化特征。
①工作面坑透层析成像反演解释。
②结合巷道实际揭露情况综合解释,得出地质结论。
4 测点布置及施工4.1 使用仪器及工作频率地下电磁波衰减的透射异常区(“阴影”区)并非单由一次场的吸收所形成的,而且还受很多其它因素的影响。
如感应二次场引起的干涉、煤层(或岩层)的不均匀性和各向异性、直达波、巷道的反射及漫反射波,以及煤层顶底板的围岩波等。
所以观测场强值可能是几种波的综合值。
结果使“阴影”变得模糊,以致于不能准确判定异常体位置,因此,选择最佳工作频率是很关键的。
频率过高,即使是高阻的岩石也会产生明显的吸收作用,结果很可能不能突出要寻找的地质异常体的“阴影”区。
而地质异常体的围岩却形成了“阴影”区;如果频率过低,则由于一次绕射作用,使得要寻找的地质异常体可能被掩盖。
为了得到明显的“阴影”区,必须选择最佳的工作频率。
本次探测选用频率为0.128 MHz。
4.2 探测方法本次探测方法采用定点发射法。
定点发射法是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。
又称定点交汇法。
一般发射点距50 m,接收点距10 m。
每一发射点,接收机可相应观测8～15个点。
观测基本步骤。
(1)在观测前,预先安排好观测约定时间顺序,列出时间表格,发射和接收各持一份。
(2)观测时,严格按时间表执行,发射机天线应平行巷道,悬持成多边形,应保持发射信号稳定。
(3)接收天线环面对准发射机的方向,即观测最大值方向。
4.3 测点布设本次测量点间距为10 m,发射点间距为50 m,每一个发射点相应测量8～15个接收点,接收范围与发射点所形成的夹角一般小于50度。
测点布设:机巷以C5测点退后20 m为起始点,以10 m间距布设81个测点,共800 m,测点编号为(0、1……79、80);风巷以风2测点为起始点,以10 m间距布设85个测点,共840 m,测点编号为(20、21……103、104)。
机巷布置17个发射点,风巷布置16个发射点。
本次探测共布置33个发射点,接收数据410个。
现场发射及接收射线如图3所示。