无线电波坑透技术在矿井中的研究与应用
无线电波坑透技术在裴沟煤矿的应用
郑煤 集 团公 司裴沟 煤矿 由裴 沟井 田、 河井 田 、 杨
要探 测异 常体 的位 置和 范 围¨ 。 无线 电波坑 道 透视是 用 于查明工 作面 内部 的地 质构 造 的 物 探 方 法 。观 测 方 法 分 为 同 步 法 和 定 点 法 。 同步法 ( 一对 一 ) 发 射 机 与接 收机 同时 逐点 移 :
动 , 在 各测 点分 别发 射 和 接收 场强 值 ; 点 法 ( 并 定 一
对 多 ) 发 射机 相对 固定 , 收机 在一 定 范 围 内逐 点 : 接 观测 其 场强值 。由 于发 射机 不 便 频 繁移 动 , 常 采 通
用定 点法 观测 。
2 无 线 电 波坑 道 透 视 试 验
设 备 。30 1 作 面宽 度 为 10 i。经 井 下 探 测频 17 工 3 n
率 条件 试 验 , 选用 0 5 MH 频 率进 行工 作 面透 视 工 . z
作。
2 3 探 测 方 法 .
收 稿 日期 : 0 1—1 21 1一l 0
作 者 简 介 :舒 社 会 ( 99 ) 男 , 南 商 水 人 , 级 工 程 师 ,9 2年 16 ~ , 河 高 19
毕 业 于 焦 作 矿 业 学 院 , 从 事 矿 井 地 质 技 术管 理 工作 。 现
采 用分 辨率 较高 的定 点扫描 法进行 探测 。此 次
・
7 ・ 5
2 1 年第 l 期 01 2
中州 煤炭
总第 12 9 期
探 测测 点 间距设 定 为 1 发 射 点 间距 为 5 每 0 m, 0m, 个 发射 点 对 应 1 1个 接 收 点 。3 0 1工作 面试 验 地 17 段共 布置 6 1个 测点 ,4个 发 射 点 。2 1 1 0 1年 4月 1 4 日8 0 :0班 , 该工 作 面进行 编点 以及探 测试 验 。采 对 用 0 5 MH . z频 率对 工作 面进 行 探 测 , 探测 时 , 个 每
无线电波坑透技术在恒源煤矿489工作面的应用
能源技术与管理2019年第44卷第5期172Energy Technology and Management Vol.44No.5Coi:10.3969/j.issn.l672—9943.2019.05.064无"电波坑透技恒源煤-4"9工作面的应用杨鷗(陕西金源招贤矿业公司,陕西宝鸡721599)[摘要]在工作面回采开展之前探明工作面地质异常区域,是提高采煤速度和质量、保证矿井安全生产的重要措施之一。
基于矿井无线电波坑透技术,对安徽恒源煤电股份有限公司489工作面进行探测,并圈定其地质异常区域。
通过与回采过程中实际揭露对比,探测结果与实际地质情况相符,且位置准确。
表明该技术可有效指导矿井回采工作,提高煤矿安全生产效率。
[关键词]无线电波;坑透技术;地质异常区[中图分类号]P631.8+12[文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2019)05-0172£20引言我国煤炭工业进入了深部开采阶段,地质问题越来越复杂,其所带来的煤岩动力灾害也越来严重⑴。
如何更加准确地探明复杂的地质条件,保证矿井安全高效的生产,是急需解决的问题。
本文基于无线电波坑透技术,对安徽恒源煤电股份有限公司489工作面进行探测,查找工作面内有无隐伏地质构造发育体,从而进一步探查该工作面已知构造在面内的发育趋势及延伸范围,并与实际揭露对比得到相应结果,为下一步工作面回采提供指导和保障,同时也便于无线电波坑透技术在煤矿的推广。
1无线电波坑道透视基本原理无线电波坑透技术,坑无线电波透技术。
由于不同岩体和煤岩体有着不同的电性参,电波的煤岩,所的电磁波能量是有差异的⑵。
当电磁波穿透低阻煤岩体时,会对电磁波产生一种较强的吸收作用G电波,面产生作,,电波有的,的电波透其的现象,所以会在这种区域形成所谓的阴影异常区域(又称透射异常)。
而无线电波坑透技术的核内,是电波透的地质条件煤岩体时所造成的透视异常现象,来达到解释和预测所需探测区域的地质条件目的。
矿井无线电波透视层析成像软件研究及应用
据录入 , 适应各种复杂的施工设计 , 提高了建立工
区 的速 度 。 物 探是 间接 的勘探 手段 ,最 终 的结果 都要 以
14 2
王利宏 , 等
矿井无线 电波透 视层析 成像软 件研究 及应用
21 0 0年第 6期
地 质成果提 供 给矿 方 , 矿井地 质成 图时 以 C D为 A
222 处理 模块 . .
后的地质素描图, 对其准确率不敢下结论 , 但矿方 反馈信息认为所划断层基本吻合。
处理模 块实现 的功能 主要包括 : 网格 追踪 、 地
先进算法基础上的异常图像重建技术 已取代传统 手 工解 释方法 ,但 构造 定位 与实 际情况 往 往有 较
大偏差 , 尤其是 构造 复杂 地 区 , 异常 问题 特别 突 假
出。 其原 因主要 是 目前具 体解 释方 法 因人 而异 , 究 对 透视 阴影 区的认 识无 统一 的量板 ,处 理 软件 过
21 系统分析 .
系统 分 析是 系统设 计 、 系统实 现 的基 础 。 系统 分 析是抽 取 系统 “ 需求 ” 的过 程.本 软 件设计 的 目
的是提 高坑 透 资料 解 释 的效 率 与精 确 性 ,如 图 1
所示
着 工作 的不 断深入 , 煤矿 迫切 需要 加大 定量 力度 , 把 断层 等构造 在工 作面 中进行 定 位 。尽管 建立 在
王利 宏 刘树 才 ,
( . 苏 省 矿 业 工 程 集 团有 限公 司 , 苏 徐 州 2 1 0 ;. 1江 江 2 0 6 2中国 矿 业 大 学 , 苏 徐 州 2 1 0 ) 江 2 0 6
[ 摘
要 ] 基 于 Rao d n变换 和 Ra o d n逆 变换 , 鉴 医学 C 井 中地 震 CT及 原有 的坑 透 资料 借 T、 处理软 件 , 总结 了大量 工作 面 实际揭 露情 况与 透视 异 常的 偏 差 , 服 了原有 的 坑透 克 资料 处理 软件 收 敛 效果偏 差 大 、 异 常 多的缺 陷 , 制 了无 线 电磁 波 C 假 研 T层 析 成像 反演 系统 。该 系统 以 W id w no s系列操作 系统为 平 台 , 用面 向对 象思 想构建 , 采 充分 考 虑人机 交互绘 图程序 设 计的特 点 ,以 Vi ac+ . 开发 工具 进行 编程 设 计 , s l +60为 u 使 系统 具有 良好 实用性 、 易扩展 性和人 性化 。 [ 关键 词 ] 坑 透 ; 层析成像 反 演 系统 ; 异 常 ; 假 衰减 ; 面 界 [ 中图分 类 号 ]T 315 [ P 1. 文献 标识 码 ]B [ 文章 编号 ]17 _ 4 (000 _13 629 32 1)6O2 2 9
矿井物探简介
3.应用 实践证明,我国大多数煤矿的 煤层和顶底板岩石的物性条件均能 形成良好的波导层,适于应用槽波 地震法勘探技术,在勘探断层、冲 刷带、陷落柱等地质小构造方面, 成功率86%以上。 三、地质雷达法 1.方法原理 雷达天线定向发射的高频电磁波在 介质中传播,若在传播路径上遇到两种 不同介质的分界面时将发生反射,雷达 的接受天线可将反射波接受。根据反射 波的到达时间及介质中的电磁波传播速 度,即可确定地质体的位置。再根据反 射波的特性,进行目标识别。
2.应用 应用坑道无线电波透视法能圈定出正常区和异常区,能 够发现和探明引起电性变化的多种地质构造,尤其是高、中 电阻率煤层中的地质异常体。具体包括:较准确圈定工作面 内陷落柱的位置、形状、和大小;圈定工作面中断层的分布 范围及尖灭点的位置;探测工作面内煤层厚度波是只在煤层中传播的地震波,也叫煤层波或导波。在 煤层中传播的槽波,遇到两种不同介质的分界面时,将发生波 的反射及透射,探测槽波的这种变化,即可确定分界面的位置 及规模大小。 2.分类 a.透射波法 b.反射波法
2.应用 地质雷达仪适宜在高阻层状介质中使用。石灰岩和中等 变质程度的煤层中应用此方法效果尤为理想。它在煤矿井下 可用于探测断层、陷落柱、老窖、断裂带、火成岩侵入体等。
四、其它方法简介 1.瑞利波探测法 它是地震勘探的一个分支。其实质是根据不同振动频率 的瑞利波沿深度方向衰减的差异,通过测量各频率成分(反 映不同深度)瑞利波的传播速度来探测不同深度煤、岩层及 其中的断层、空洞、老窖、喀斯特洞穴等地质异常体。 2.磁偶源电磁频率测深法 是电磁频率测深方法中的一种,属于交流电法勘探。它 是以岩矿石的电导率、磁导率和介电常数的差异为物理基础, 利用电磁感应的趋肤效应,即高频电磁场穿透浅、低频电磁 场穿透深的规律,通过改变电磁场频率进行测深,而不是像 直流电法勘探那样通过改变供电电极距来改变探测深度。
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。
无线电法在资源勘探与开采的应用
无线电法在资源勘探与开采的应用随着人们对地下资源的需求日益增加,资源勘探与开采成为了一个日益重要的行业。
而在这个行业中,无线电法是一种非常重要的勘探方法。
无线电法对于勘探与开采工作都有很大的帮助,本文将从原理、应用和局限性三个方面来介绍无线电法在资源勘探与开采中的应用。
一、原理无线电法是一种地球物理方法,它利用电磁场在地下产生的反应来获取地下物质的信息。
无线电法的原理可以概括为如下几个步骤:第一步,通过电极在地面上施加一个人造电场。
这个电场会在地下产生一系列电流,这些电流会沿着不同的路径传导到地表,从而形成一个电场分布。
第二步,利用电磁法对地下的电场分布进行测量。
电磁法可以探测到电场分布所产生的磁场,这样就可以获取地下物质的信息。
第三步,将获取的数据进行处理,得出地下物质的类型、含量和分布情况等参数。
二、应用无线电法在资源勘探与开采中有着广泛的应用。
下面将分别介绍无线电法在矿藏勘探、水资源勘探以及油气资源勘探中的应用。
1. 矿藏勘探在矿藏勘探中,无线电法可以用来探测金属矿床、非金属矿床和煤矿等。
例如,对于金属矿床勘探,无线电法可以探测到矿床的尺寸和深度,从而提高找矿的效率。
而且,由于金属矿床本身具有良好的导电性,因此无线电法对于金属矿床的探测与定位非常有效。
2. 水资源勘探在水资源勘探中,无线电法可以用来探测地下水和海水的含盐量。
例如,对于地下水勘探,无线电法可以测量地下水和周围土壤的电导率,从而判断地下水的分布情况和含盐量。
这对于水资源开发和管理非常重要。
3. 油气资源勘探在油气资源勘探中,无线电法可以用来探测油气藏的深度、形态和面积等参数。
例如,对于非常规天然气勘探,无线电法可以探测岩层的孔隙度和渗透性,从而预测天然气的分布和可采储量。
这对于油气资源勘探和开发非常重要。
三、局限性虽然无线电法在资源勘探与开采中有着广泛的应用,但是它也有一些局限性。
下面将分别介绍其局限性。
1. 数据处理困难无线电法所获取的数据比较复杂,因此数据的处理需要较高的技术和专业知识。
无线电通信技术在矿井中的应用研究
无线电通信技术在矿井中的应用研究矿井作为一种非常特殊、危险的工作环境,在无线电通信方面的需求是非常高的。
因为在矿井中,由于地下环境的复杂性,有可能会遇到无法传播的情况,这就需要通过合理的无线电通信方式来解决这个问题。
这篇文章将介绍无线电通信技术在矿井中的应用研究。
一、矿井无线电通信技术现状在矿井中应用无线电通信技术已经有一段时间了,但是当前无线电通信技术在矿井中的应用极限还没有被完全挖掘出来。
在大多数情况下,矿井通信主要通过线缆、光缆、水声和涡流通信方式来实现。
当前,许多矿井需要使用人工跟踪、人工检测等方式来保证矿井内工作者的安全。
而无线电通信技术可以实现对地下环境的快速感知、远程监控、追踪和调度等功能。
二、无线电通信技术在矿井中的应用前景分析目前,矿井中的无线电通信技术研究相对来说还比较少。
但是,随着大数据、人工智能等新技术的应用,以及无线电通信技术的深入发展,它在矿井的应用前景无疑是非常广阔的。
1、局域网通信在矿井中,“黑炭”问题十分严重,因为烟、煤尘较多,空气不流畅,很容易给工人带来安全隐患。
工人在矿井中的人员密度非常大,因此局域网通信方式是比较可行的手段。
使用调频、数字对讲来实现局域网通信,可以减少线路的制作难度,大小也比较灵活。
2、移动通信大多数情况下,矿井爆炸后,矿井内的所有通信线路都会被切断。
在这种情况下,移动通信技术就显得非常重要了。
无线电通信技术可以实现移动通信,不仅容易安装,而且可以接受远距离的信号。
3、无线传感器当前,很多矿井还停留在人工检测和人工跟踪的阶段。
但是,在未来,这种方式会被无线传感器所替代。
这种方式不仅可以大幅度提高矿工的安全性,而且还可以让矿工在更加安全地条件下工作。
三、矿井中无线电通信技术应用中需要解决的问题虽然无线电通信技术的应用前景很广,但是在其应用过程中还存在一些主要问题需要解决。
1、室内遮蔽在矿井中,电波遇到地层不断变化、狭窄、弯曲、阻塞等遮蔽环境,这就导致无线电波的传播难度非常大。
煤厚探测中无线电波透视勘探方法
煤厚探测中无线电波透视勘探方法汇报人:2023-12-28•无线电波透视勘探方法概述•无线电波透视勘探的基本原理•无线电波透视勘探的实践应用目录•无线电波透视勘探的优缺点分析•无线电波透视勘探的未来发展展望01无线电波透视勘探方法概述定义与特点无线电波透视勘探是一种利用无线电波在地下传播过程中遇到不同介质时发生的反射、折射和吸收等物理现象,来探测地下地质结构和矿产资源分布的地球物理勘探方法。
特点无线电波透视勘探具有非破坏性、高分辨率和高效率等优点,适用于大面积覆盖和复杂地质条件的勘探。
无线电波透视勘探能够快速准确地确定煤层厚度和分布范围,为煤炭资源开发和利用提供重要依据。
资源勘查安全生产环境保护通过无线电波透视勘探,可以及时发现地质异常和潜在的安全隐患,为矿山安全生产提供保障。
在煤炭开采过程中,无线电波透视勘探有助于减少对周边环境的破坏和污染,降低环境风险。
030201无线电波透视勘探的重要性无线电波透视勘探技术起源于20世纪50年代,经过多年的研究和发展,已经成为一种成熟、高效的地球物理勘探方法。
历史随着计算机技术和信号处理技术的进步,无线电波透视勘探的精度和效率不断提高,应用范围也不断扩大。
未来,无线电波透视勘探技术将继续朝着高分辨率、高精度、快速探测等方向发展。
发展无线电波透视勘探的历史与发展02无线电波透视勘探的基本原理电磁波是由变化的电场和磁场相互激发而产生的波动,具有波粒二象性。
电磁波在空间中传播时,其频率、波长和速度之间满足关系式:$c = lambda f$,其中$c$为光速,$lambda$为波长,$f$为频率。
无线电波属于电磁波的一种,其频率范围一般在3000米以下。
电磁波传播原理电磁波在煤层中的传播特性煤层作为一种天然的电导体,对无线电波具有较好的吸收和散射作用。
无线电波在煤层中传播时,其传播路径、能量衰减和传播速度受煤层厚度、电导率、含水率等因素的影响。
随着煤层厚度的增加,无线电波的传播速度逐渐减小,能量衰减加快。
无线电波透视技术在煤矿安全生产中的应用——以双柳煤矿为例
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折 射 、 射 和吸 收 , 反 造成 电磁 波 能量 的损 耗 。如果 发射 源 发 射 的 电磁波穿 越煤 层途 径 中 , 存在 断层 、 落柱 、 陷 富含 水带 、 顶 板垮 塌 和 富集 水 的采 空 区 、 冲刷 、 层 产状 变 化 带 、 煤 煤层
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煤 层 中断 裂构 造 的界 面 , 造 引起 的煤 层破 碎带 、 层 构 煤
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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
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矿 井 电磁 波透 视 技 术 , 是根 据 电磁波 在 煤层 中 的传 播特 就
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中 图分 类 号 : 9 1 C 3
文 献 标 志 码 : 文章 编 号 :0 0 8 7 (0 2 0 — 1 10 A 10 — 7 22 1 )2 0 7 — 2
H p由 下 式 表 示 :
HIH 一 [ fO ) 。- () = e3 r
r
式 中: 决定于发射功率 和天线周围煤层 的初始场强 ; H厂・
B 煤层对电磁波的吸收系数 ; P 一 r —_ 点到 0点的直线距离( ; m)f () 0 一方 向性因子 , 0是偶极子轴与观测点方向的夹角 。 在 辐射 条 件 不 随 时 问变 化 时 , Ho是 一 常数 , 收 系数 吸 B是 影 响 场 强 幅值 的主 要 参 数 , 的值 越 大 , 强 变 化 就 它 场 越 大 。 收 系数 与 电磁 波 频率 和 煤层 的电 阻率 等 电性参 数 吸 有 直接 关 系 : 同一 均 匀 煤 层 中 , 在 频率 越 高 吸 收 系数 就 越 大, 电磁 波 穿透 煤 层距 离 就 近 ; 层 电阻率 越 低 , 收 系数 煤 吸
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。
无线电波透视仪在实际生产中的应用
无线电波透视仪在实际生产中的应用在煤矿生产过程中,预先探明采煤工作面的地质构造以保证采煤,特别是综采的顺利进行,是矿井地质工作的重要任务。
随着采煤机械化程度的提高,要求在开采前探清地质构造及地质现象的程度越来越高。
而原有的地质手段和方法已不能很好地解决煤层中小构造的探测问题。
无线电波坑道透视仪携带轻便、易于操作、所需工作人员较少(只需4~5人)、智能化操作,并有分辨能力强、工作效率高的特点,一直以来受到人们的重视,被广泛应用于煤炭及工程勘探等领域。
通过在一些矿区的推广应用,为各个生产矿井的采煤工作面提供了比较准确的地质预测预报结果,受到煤矿生产单位的重视和欢迎。
我矿于今年六月购进一台WKT—E坑透仪,经过厂家培训后,对我矿020703工作面进行了坑透,需在实际生产中对坑透结果进行验证。
无线电波坑道透视(简称坑透仪)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测其场强值。
无线电波坑透仪探测的工作原理及目的(一)工作原理电磁波在地下煤岩层中传播时,由于各种岩、煤层电性差异, 它们对电磁波能量的吸收也有一定的差异,电阻率低的岩石具有较强的吸收作用。
另外,伴随断裂构造所出现的界面,能对电磁波产生折射、反射作用,也使电磁波穿越煤层的途径中,存在与煤层电性不同的地质体(如断层、水体、夹矸、无煤带等)时,电磁波能量会被其吸收或完全屏蔽,信号显著减弱,甚至接收不到,从而形成透视异常段,变换发射机位置,测得同一异常,这些异常交绘的地方,就是异常区域的实际位置,也就是与煤层电性不同的地质体或构造带的位置。
(二)探测的目的利用WKT—E型无线电波坑透仪可以提前了解工作面内部的煤厚变化、直径10米以上的陷落柱及构造(断层)发育情况,提前制定工作面改造方案,为工作面提前改造提供科学依据,最大限度地提高资源回收率,避免因工作面在不能正常回采时才进行盲目改造而造成误工误时,大大增加有效生产时间,为工作面正常回采提供保障。
试析井下无线技术在煤矿安全生产的应用
试析井下无线技术在煤矿安全生产的应用1 概述随着时代的进步和社会经济的发展,特别是科学技术的日益革新,无线通信技术已经日趋成熟,并且广泛应用于各行各业中。
我国地大物博,有着丰富的煤炭资源,煤炭在社会经济的发展中,发挥了十分重要的作用;如今,工业化程度的提高,用煤需求日益扩大,煤矿规模越来越大,井下需要越来越多的工作人员,这样很容易出现各种安全事故,威胁到人们的生命财产安全。
那么就需要应用井下无线通信技术,对井下工作人员的分布及设备作业情况实时掌握,对井下数据实时监测,实现救护效率提高的目的。
2 井下无线通信技术在煤矿安全生产中的应用一是PED井下无线通信系统:这种井下无线通信系统采用的电磁波传播媒介为大地,采用的无线电通信方式是无线电波穿透大地;通常情况下,主要三个部分共同组成了PED井下无线通信系统,分别是传输系统、PED软件以及PED 接收机等;在井下急救的时候经常会用到这种技术,如果有紧急状况或者突发变化发生于矿井中,通过这种PED井下无线通信系统,可以穿破任何的岩层到达井下位置,因为它采用的是超低频信号,有效的联系井下工作人员。
这样工作人员了解状况之后,不管是应急措施的采取还是撤离都可以在最短的时间内完成,这样井下工作人员的生命财产安全就可以得到保证,最大限度的降低人员伤亡问题。
通过大量的实践研究表明,这种技术具有优点和缺点,优点是在地面上放置PED系统,这样即使有安全事故发生,系统的正常工作不会受到影响,具有较强的可靠性。
但是也存在着缺点,比如有着较大的电磁干扰,只有很小的信道容量,应用范围较小等等,因此工作内容比较的简单,仅仅用来传呼或者简单的遥控等。
二是CDMA无线通信系统:CDMA无线通信系统作为一种先进的无线通信技术,它的发展基础是扩频通信技术。
这种技术的原理比较复杂,指的是在扩频技术的基础上,利用一个大于信号带宽的高速伪随机码来调制那些需要传送的具有一定信号带宽的信息数据,这样就可以有效的扩展原数据信号的带宽,经过载波调制之后,进行发送。
{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。
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。
无线电波坑道透视技术在构造探测中的应用与实践
无 线 电 波 坑 道 透 视 技 术 在 构 造 探 测 中 的 应 用 与 实 践
一
孚㈩
( 1 )
式中: H 。 ——在一定的发射功率下 , 天线周围煤层
薛峰峰 ( 郑煤集 团公司 裴沟煤矿 , 河 南 郑州 4 5 2 3 8 2 )
摘 要: 随着矿井接替向深部区延伸 , 水害问题 越来越困扰 着矿 井的安全生产 , 而地质构造的探明查清显得 迫切 需要 。本 文介绍 了利用无线 电波坑道 透视 技术在 煤层构 造探测中的研究及应用。 关键词 : 无线电波坑道透视 ; 构 造
裴沟煤 矿 3 1采 区水 文 地 质 条 件 复 杂 , 构造发育。 随着矿井开采 向深部 区的延伸 , 矿井 防治水工作 已成 为安全生产工作 中的重 中之重 , 而地质构造则 与之有 着直接的联系 , 因此 , 如何 提前查明、 了解构造 的存在 及指 导生产 已成为我 矿 安全 生 产 研 究 的重 点 工作 。 为 此我 矿利用 煤科 总 院重庆 研 究 院 生产 的无线 电波 坑道 透视探测仪对我矿 3 1 采区首采面3 1 0 7 1 回采工作面局 部地 段 ( 中联 巷 至 中联 巷 东 3 0 0范 围 内 ) 构 造 情 况 探 测, 查明工作面试验 区段 内的构造发育情况 与实揭地 质构 造情 况是 否相一 致 。 1无线 电波坑 道透 视基 本原 理 无线 电坑 道透视 技术 在 对 地 质构 造 的 探查 上 有很 准确 的效果、 比较可信, 他 主要是用来探测顺煤层两煤 巷、 两钻孔 或 者 是 煤巷 和钻 孔 之 间 的不 同类 型 地 质构 造异 常体 。对 异 常 体 的 检 测 工 作 的进 行 , 可 以增 加 工 作时的安全保 证 , 使工作人员在工作时更轻松 。无线 电波 的发 射机 和 接收 机 要 分 别 放 在 不 同 的煤 巷 中 , 或 者是不同的钻孔之 内, 然后 两台机器要 同时做等距离 运动 , 逐点 发射 和接 收 。除 去此 种 方 法 之外 , 也 可 将发 射机单独放在 固定 的位置不让其运动 , 然后让 接收机 在一定范围内逐点观测其场强值 , 在这个过程 中, 要明 确 出发射 机 固定 的时间 段 , 免得 测 试 结果 产 生 误 差 , 影 响工 作 的进行 。 含煤地层不是 均匀介 质 , 电磁波在含 煤地层 的传 播 中 因为介质 的性 质 不 同而 分 为 两 个 不 同 的方 向 , 垂 直层 理 和平 行 层 理方 向 。在 平 行 层 里 方 向是 均匀 的 , 当然 获得 均匀 介 质 的检 测 结 果 也 是 有 一 定 限制 的 , 就 是测量前 提不但要 在同一煤层 还要在 一定 的范 围之 内。非均 匀介 质 的测 试 就 没 有 这 些 限制 了 , 只要 其 在 垂直 层里 方 向 , 就 可 以认 定 是 非 均 匀 介 质 了 。设 定 辐
多频无线电坑透技术在煤矿地质构造探测中的应用
多频无线电坑透技术在煤矿地质构造探测中的应用摘要:煤矿井下回采面的煤层变薄区、断层、陷落柱等地质构造会影响煤矿开采安全。
所以需要借助科学的探测技术对煤矿生产区地质构造进行准确探测。
地下岩层中,电磁波在进行传播时,因为矿石电性、岩石电性存在差异,其吸收电磁波能量的程度也存在差异,低阻岩层在电磁波方面吸收作用较为突出,若是电波前进过程中遇到断裂构造截面,则电磁波就会产生折射以及反射作用,进而产生能量损失。
所以,在煤矿生产井中,电磁波在煤层中传播时若是遇到陷落柱、断层以及其他构造过程中,可以完全屏蔽或是吸收电磁波能量,接受想到若是无法接受投射信号或是信号较为微弱,则可以视为透视异常。
本文介绍了多频无线电坑透技术概述,阐述了技术优势,并分析了该技术的实践应用状况,希望能够为相关人员提供参考。
关键词:无线电坑透技术;煤矿;地质探测煤矿的地质条件非常复杂,在煤矿中顶底板岩层、主采煤层的破碎带、褶曲以及内断层地质构造发育较为广泛,周边岩媒体缺乏完整性、存在位移以及破碎,极易产生外丝异常带以及应力集中区等不良区域,在采掘作业不断发展过程中,会出现水害、瓦斯突出等问题。
要想充分提升生产安全,在采掘工作面,应该对煤层中薄煤带、陷落柱以及断层等部位煤厚变化以及赋存状况进行探测,对异常范围以及异常部位进行圈定,为灾害治理以及安全生产等提供依据[1]。
1.多频无线电坑透技术概述1.1方法原理该技术主要是以高频无线电波对于地下各个介质传播过程差异性衰减状况为基础,对介质特征进行判断。
电磁波位于地下并在介质中进行传播过程中,陷落柱、破碎带、断层以及其他异常体截面会导致电磁波出现折射现象以及反射现象,进而引发能量损耗问题,进而产生电磁波能量衰减区,借助对各个衰减区强弱、范围等忒堤岸,并根据地质资料展开综合判断分析,能够对回采面中薄煤带、陷落柱、断裂构造带具体部位以及其他岩性变化情况进行有效判断。
1.2技术工艺对于该技术,对接收机与发射机的时间进行同步设置,接收机与发射机之间同步运行。
无线电波透视技术总结
无线电波透视(坑透)技术总结研究意义:1、本课题研究意义是熟悉复杂地质条件下电磁波在煤层中传播、反射和吸收的规律;对无线电波透视技术的现场观测系统进行改进,实现“一发双收”,从而更省时省力的勘探煤矿综采工作面;编写快速处理无线电波透视数据的软件系统,提高对煤矿综采工作面内各种地质条件的勘探和预报的准确率,努力为煤矿高产高效安全生产提供技术服务。
2、煤层地质构造(小断层、陷落柱等)的分布预测有助于机械化采煤设计及地质灾害预防,在开采前探明工作面内隐藏地质构造具有重要意义。
无线电波坑道透视法(坑透法)是常用的工作面地质构造探测方法之一,主要基于射线理论电磁波传播原理,采用联合代数迭代重建法(SIRT)对介质的电磁衰减系数进行层析像,从而推断煤层内的异常地质构造。
概念:1、无线电磁波坑透技术(坑透法)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物探方法。
2、坑道无线电波透视法是通过研究透射电磁波传播过程中的衰减系数异常(煤层、各种岩石及地质构造对电磁波吸收能力不同)来进行地质解释的一种方法。
该方法原理简单,仪器轻便易操作,探测距离远,可探测采煤工作面内隐伏地质构造以及煤层厚度变化等,在煤矿地质灾害防治领域应用广泛。
总结:无线电磁波坑透技术(坑透法)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物探方法。
该方法原理简单,仪器轻便易操作,探测距离远,可探测采煤工作面内隐伏地质构造以及煤层厚度变化等,在煤矿地质灾害防治领域应用广泛。
地球物理基础:1、电磁波在煤、岩层中传播时,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。
在煤矿井下巷道间进行透视时,电磁波传播限制在层状介质中,层状煤层与顶底板岩层电阻率差异较大,所以电磁波顺煤层方向传播,在垂直方向上传播距离很小,煤层顶底板实际上起着屏蔽作用。
这就是无线电波透视技术的地球物理物理基础。
坑透技术在同煤塔山煤矿中的应用研究
坑透技术在同煤塔山煤矿中的应用研究李斌文(同煤大唐塔山煤矿有限公司,山西大同037001)摘要:工作面回采过程中地质异常体的出现,如断层、侵入岩、褶曲等,一直以来困扰着煤矿生产开采。
这些异常体隐伏在工作面内,轻则会导致综采停止,重则停产搬家,影响矿井产量,造成巨大浪费。
文章介绍了无线电波坑透技术的原理、测试方法、数据处理及分析方法,并通过在同煤塔山煤矿一盘区8106工作面的应用,圈定了异常区域,揭示了该工作面隐伏的小构造的位置,为工作面的采掘工作提供了有效的保障。
关键词:坑透;地质构造;煤矿;预测中图分类号:TD178 文献标识码:A 文章编号:The application of exploratory technique in Datong-Tashan coal mineLI Binwen(Datong Tashan coal mine Co., LTD, Datong, shanxi 037001,China)Abstract:The existence of Geologic abnormal body in working face, such as fault, intrusive rock, fold, was a constant threat to coalmine production. It could not only cause excavating work stagnated, but also lead workface removed seriously. The article showed techniques of radio-wave locator, test method and data processing algorithm. By applying them to 8106 work face, anomalous zones and Small concealed structure was defined. And therefore the regular operation of excavating was guaranteed.Key words:Hollow thorough;Geologic structure;Coal mine;Prediction1 引言我国从20世纪70年代初期开始试验无线电波坑道透视法(简称坑透法) ,80年代将层析成像技术引入坑透资料的处理中,形成无线电波坑透层析成像技术。
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0 引 言
在矿井 回采工作面生产过程 中, 各种地质异常
体如 断层 、 陷落 柱 、 曲 、 层 厚 度 变化 及 煤 岩 层 的 褶 煤
使 接 收巷道 中的 电磁 波信 号 十分微 弱甚 至接 收不到
图 1 电磁 波 透 视 法 工 作 原 理 图
( )矿井巷道工作布置图 ;b . 曲线剖面图 a- () 衰减
透射信号 , 形成所谓的透射异常 ( 又称 阴影异常 , 见 图 1、 1 ) a 图 b 。研 究采 区煤 层 、 种构 造及 地质 体对 各 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 , 就是坑 透法 的基 本原 理 。 这 WK - 型坑透仪 只测 固定频率透射 电磁波的磁场 T6 日 或 电场 E 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 , 成 电磁 场 强 造
质 ( 或 岩石 ) 煤 的介 电常 数 、 导磁 率 、 导率 的 电 函数 。由于煤层 与顶 底 板 岩 石 有较 大 的 电性 差 异 ,
1 0
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 ) 就发生 与 H值的明显 时,
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 , 波 导 阻 抗 就 发 生 变 其
在不考虑电磁散射的前提下 , 电磁波的传播路
事煤 田地震勘探管理与技术工作, 地球物理专业 .
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第1 期
徐衍和等 : 无线电波坑透技术在矿井 中的研究 与应用
2 1
电阻率 、 电常 数等参 数 的介 质 吸 收 系数 ; 发 射 介 0为
破碎等对 回采工作面正常生产及顶板安全管理 , 往 往产 生不 利影 响 。应 用 电磁 波坑 透技 术 , 以定性 可 到半定量地探查 、 分析各种构造 , 并用 以指导 工作
面 的安 全生 产 。
5 —
1 O
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1 坑 道 无 线 电波 透 视 法基 本 原理
坑 道无线 电波 透视 法 , 称 坑 透 法 。 电磁 波 在 又
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图 2 综 合 曲线 图
化, 则造成 值和 H值的变化。
式 ( ) , 、 的 单 位 为 分 贝 , 中 的 r 位 为 5 中 H、 r 单 m, 的单位 为 分 贝/ 因分 贝 是 以常 用 对 1 底 m( 0为 的对数 乘 以 2 得 的数 , 2 1。奈 培是 用 自然 对 0后 即 0g
维普资讯
江苏地 质 ,1 1 ,0 4,0 7 3 ( ) 2 —2 20
无 线 电波坑 透 技 术 在 矿 井 中的研 究 与 应 用
徐衍和 董 守华 李 东会 , ,
(.山东煤田地质局物测队, 1 山东 泰安 2 12 ;2 7 0 1 .中国矿业大学资源与地球科学学院 , 江苏
天线轴与观测点方向间的夹角 。 显然 , H值随 r 和 而变化 , 中射线路径上 其 值的变化是使 H值发生异常变化的关键 因素 , 如下
式 所 :
—■ — = == = — _
卢 ( √[ + ) 1 ( = ) 寺 ( ] 2 √ 一 )
由式 ( ) 2 可知 , 在一定 的频率 ( ) 范围内, 值是介
射功率和周 围介质 的原始 辐射 场强 ; 为发射机 与 r
接收机之间的直线距离; 为决定于工作频率、 介质
收稿日期1 0 0 — 7修订日期: 0 0 2 ; 2 6— 2 2 : 0 2 6— 3— 2编辑: 0 齐运铎 作者简介 : 徐衍和( 9 8 )男 , 16 一 , 山东五莲人 , 工程师 , 总 主要 从
一
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取接 收 点点 位 为 横 坐 标 , E、 。和 P为 纵 坐 取 E 标 , 同一 发射 点对应 接 收点 的实 测 场强 E、 将 理论 场 强E 或 衰 减 系 数 P按 比例 绘 制成 图 , 得 到 关 于 就 上述 3条 曲线 , 为 综 合 曲线 图 ( 2 。根 据 图 2 称 图 ) 中各参 数 的 曲线 特 征 , 确 定 出 异 常 体 的 边 界 点 可 ( 中心点 ) 或 。将 边 界点 ( 中心点 ) 对 应 的发 射 或 与
数来 表示 的级差 单位 ) 。
巷道 1 解释
2 1 综 合 曲线法 .
将各 接 收点 实测 场 强 E值 与 相 应 的 理 论 计 算 场强 E 进行 对 比 , 取得 的数据称 为 衰减 系数 P, 即
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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 , 的不 同, I g ) 它们 对电磁波能量 吸收不 同 , 阻 岩层对 电磁 波具 有较 强 的吸收作 用 , 低 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
徐州 2 1 0 ) 2 0 8
摘要 : 通过对 电磁波坑透探测原理 的分析及在矿井 的实 际应用 ,对探 测方法 、 数据采集 的方法 、 资料处理 和解 释及
探测效果进行评 价 , 以证实 电磁波坑透在矿井 中是一种有效 的探查技术 。 可 关键 词 : 工作面 ; 电磁 波; 坑透 ; 矿井