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摘要:為了進一步查明凌志達煤業綜采工作面存在的隱伏地質構造，采用礦井無線電波坑道透視技術對15101綜采工作面、15201綜采工作面、15203綜采工作面進行探測，實驗結果表明，該技術能夠準確地探測出凌志達煤業綜采工作面內隱伏陷落柱、斷層破碎帶等隱伏地質構造，填補了該礦綜采工作面物探技術的空白，為礦區安全回采提供了可靠的技術支持。

關鍵詞:綜采工作面;陷落柱;斷層破碎帶;無線電波坑道透視技術

通過近幾十年的發展，無線電波坑道透視技術在探測綜采工作面隱伏陷落柱(直徑10m以上)、斷層(斷距大于1/3煤層厚度)等方面已取得良好的應用效果。該方法工作穩定、探測范圍廣、操作方便，已在全國50多個大型礦務局推廣使用，是目前比較成熟的礦井物探技術。為查明凌志達煤業有限公司15101綜采工作面、15201綜采工作面、15203綜采工作面內隱伏地質情況，確保工作面安全回采，對上述工作面進行無線電波坑道透視(坑透)工作。

1無線電波坑道透視原理

無線電波坑道透視技術主要用來探測綜采工作面內的各種隱伏地質構造異常體。采用定點法觀測發射機在一定時間內相對固定位置，接收機在一定范圍內逐點觀測其場強值。如圖1所示。假設輻射源(天線軸)中點O為原點，發射的初始場強為HO(A/m)，在近似均勻、各項同性煤層對電磁波的吸收系數為β，觀測點P到O點的距離為r(m)，偶極子軸與觀測點方向的夾角為θ，P點的電磁波場強度HP由下式表示:煤層中斷裂構造的界面，構造引起的煤層破碎帶、煤層破壞軟分層帶以及富含水低電阻率帶等都能對電磁波產生折射、反射和吸收，造成電磁波能量的損耗。如果發射源發射的電磁波穿越煤層途徑中存在斷層、陷落柱、富含水帶、頂板垮塌和富集水的采空區、沖刷、煤層產狀變化帶、煤層厚度變化和煤層破壞軟分層帶等地質異常體時，接收到的電磁波能量就會明顯減弱，就會形成透視陰影(異常區)。礦井電磁波透視技術就是根據電磁波在煤層中的傳播特性而研制的一種收、發電磁波的儀器和資料處理系統。

2工作面隱伏地質構造探測

2．1地質概況

該采區煤層屬15#無煙煤，煤層傾角1°～3°，煤厚約4．2m，夾有1～4層夾矸(炭質泥巖或泥巖)，屬結構復雜近水平中厚煤層，工作面煤層屬特低灰－高灰、中高－高固定碳、特低揮發份、高－特高熱值，中硫無煙煤。煤巖組分以亮煤為主，夾有鏡煤條帶及少量的暗煤。節理裂隙發育，層理分明。煤層屬于自燃煤層。煤層頂板從下向上依次為直接頂、老頂，直接頂為K2灰巖部分為泥巖，厚度在2m以上，泥巖厚度0．93m，老頂為K2灰巖，平均厚度6．7m。底板為泥巖及黃鐵礦泥巖。采區位于晉一獲褶斷帶西側6km，區內主要構造形跡(色頭背斜和莊頭斷層)走向為北北方向，地層總體走向為北東向，傾向北西，傾角5°～12°，構造格局仍屬新華夏構造體系，系區域南北向剪切處動力作用形成，由于離開晉一獲褶斷帶稍遠，構造發育相對減不多。另外，由于受局部南北向擠壓應力作用，區內沿發育一系列走向北東或近東西寬緩的波狀褶皺構造，這些構造在一定程度上對北北東向構造產生干擾，使其局部地段發生偏轉，礦區斷裂構造不太發育，西部莊頭斷層為劃分礦區西部邊界斷層，規模較大，區內僅有少數規模較小的斷層。

2．2探測條件及實際探測

探測條件:探測時回采工作面停電。對管路、電纜、皮帶、水倉、軌道、開關等金屬導體未做任何處理。15101綜采工作面、15201綜采工作面、15203綜采工作面實際探測情況:對工作面進行現場編點、頻率探測實驗以及探測數據采集。進行探測工作時，每個發射點發射時間為3min，接收時間為3min;換發射點時間為2min。每個發射點工作循環為5min。

2．3探測結果分析

從探測工作可以看出無線電波透視對采區三個綜采工作面的異常區域有較好地反映，為不漏掉異常，經過計算機數據處理，各綜采工作面探測結果如下:15101工作面第一異常區位于工作面運輸順槽巷測點500～501、回風順槽巷4～5之間，該異常區相對周圍煤層是衰減較小的一個區域，場強衰減最大達－10dB。結合地質資料分析推斷，可能為夾矸變厚或夾矸介質變化造成的局部衰減;第二異常區位于運輸順槽巷測點565～576，1面軌道回風巷66～76之間，該異常區相對其他異常區場強衰減最大、范圍最廣、數據偏小、異常區最集中，場強衰減最大達－20dB。結合地質資料分析推斷，該區域可能為古地形隆起沉積環境變化造成沉積物的變化帶或由于其他因素而引起的復雜變化帶。15201工作面第一異常區位于回風順槽測點編號15～20、1運輸順槽編號515～520之間，該異常區相對衰減范圍較為集中，場強衰減最大達－15dB。結合地質資料分析，推斷可能為地形起伏變化造成的局部衰減，不排除H＞1m的隱伏斷層存在;第二異常區位于15201工作面回風順槽測點編號50～57，運輸順槽編號550～557之間，該異常區相對范圍較廣、異常區最為集中，場強衰減最大達－15dB。結合地質資料分析推斷，該區域可能為夾矸變化造成的局部衰減，不排除H＞1m的隱伏斷層存在;三號異常區回風順槽測點編號85～89，運輸順槽編號585～589之間，該異常區在切眼位置，是一個范圍相對較小的異常區，場強衰減最大達－10dB。結合地質資料分析推斷，該區域可能為煤層變化造成的局部衰減。15203工作面主要異常區位于運輸順槽測點編號776～779、回風順槽測點編號276～279之間，該異常區相對衰減范圍較為集中，場強衰減最大達－20dB。結合地質情況和已揭露的地質構造分析推斷，該異常區為陷落柱

2．4驗證總結分析

凌志達煤業有限公司15101綜采工作面、15201綜采工作面、15203綜采工作面無線電波透視結果共發現6個異常區，實際揭露情況如下:(1)15101綜采工作面第一異常區無明顯地質構造異常，第二異常區回采中底板隆起煤層變薄，為古地形隆起異常。(2)15201綜采工作面第一異常區和第二異常區無明顯地質構造異常，第二異常區為斷層破碎帶。(3)15203綜采工作面異常區為陷落柱。

3結論

(1)采用0．5MHz頻率的無線電波坑道透視技術，能有效探測出凌志達煤業綜采工作面內未揭露的隱伏地質構造如隱伏陷落柱、斷層破碎帶等隱伏地質構造。(2)無線電波坑道透視技術需要與改礦區地質資料深度結合，綜合考慮多方面的影響因素，排除干擾因素，降低多解性，不斷總結經驗，才能提高物探異常的解釋準確性。

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作者：董遠浪 單位：中煤科工集團 重慶研究院有限公司