无线电波透视技术在回采工作面隐伏构造探测中的应用

吴文慧

（汾西矿业集团瑞泰公司正中煤业， 山西 灵石 031300）

随着煤炭资源高强度开采时间增加，浅部煤炭资源逐渐枯竭，矿井开采深度不断增加，煤炭复杂地质条件更趋复杂。煤炭开采过程中受陷落柱、断层、煤层结构变化以及采空区等影响更为显著，采面回采范围内隐伏地质构造会给煤炭开采安全带来较大威胁。现阶段一般采用物探、钻探、巷探等相结合技术方法对煤炭开采范围内地质构造进行探测。钻探、巷探探测精度高、可直观的掌握地质构造情况，但是也存在探测范围小、探测成本高以及效率低等问题。

物探技术主要有地质雷达探测、无线电波透视、槽波探测等，其中地质雷达具有探测精度高有点，但是由于电磁波频率高，因而无法满足具体采面物探需要；槽波探测具有设备沉重、操作复杂，探测成果解释难度大等问题；无线电波透视技术具有探测设备轻便、操作简单、精度高等优点，在煤矿物探中具有显著优势。文中就采用无线电波透视技术对山西某矿61303 综采工作面进行探测，为采面安全回采创造了良好条件。

1 工程概况

山西某矿开采井田位于一向斜构造背面，井田开采范围内落差在10 m 以上的断层以及伴生小断层多分布在向斜轴部。受区域向斜构造影响，井田开采煤层西北侧倾角较大、局部可达到10°～15°，东南侧煤层倾角较小、一般在5°以内。现阶段矿井生产主要集中在6 采区，61303 综采工作面设计走向长450 m、倾向长156 m，回采的13 号煤层厚度2.7～6.9 m，平均4.6 m，煤层直接为细砂岩、粉砂岩互层；基本顶为粉砂岩、页岩互层；直接底为泥岩。

根据以往采面开采情况，预计61303 综采工作面内会揭露有多条断层以及隐伏褶曲、断层等。为确保采面回采安全，避免无计划揭露断层等情况，针对61303 综采工作面开采实际情况，提出在回采巷道内采用无线电波透视技术对采面内隐伏构造进行探测。

2 无线电波透视技术现场应用

2.1 探测方案

2.1.1 探测设备及探测点布置

61303 综采工作面无线电波探测工作于2019 年9 月开始，探测采用型号WKT 透视仪，对采面开采范围内隐伏煤层变薄区、陷落柱以及断层等地质构造异常区进行探测。经过现场调试、初探等，最终确定无线电波探测频率为460.8 kHz。具体采用的WKT 透视仪见图1 所示。

图1 WKT 透视仪结构图

61303 综采工作面无线电波探测采用定点交汇方法，探测长度为760 m、测点布置间距均为10 m。发射、接收均采用定点观测系统，即在采面一侧巷道内发射无线电信号、另一侧巷内接收无线电信号。在采面运输巷内共布置9 个发射点，每个发射点对应11个接收点；在回风巷内布置9 个发射点，对用接收点位于采面运输巷。具体无线电波探测发射点、接收点布置见图2 所示。

图2 无线电波探测发射点、接收点布置示意图

2.1.2 探测技术措施

1）在对61303 综采工作面进行探测前，做好设备检查、施工安全准备等工作，并按照预先探测计划合理分配发射人员、接收人员。

2）在61303 综采工作面探测范围内，在采面运输巷、回风巷内间隔10 m 布置标记点，定向发射无线电波，接收点相对于发射点呈扇型布置。

3）无线电波探测采用分次循环工作方式，即第一次探测时将所有发射点均布置在运输巷内，接收点均位于回风巷内；当完成第一次探测工作后所有发射点均移至回风巷内、接收点均布置在运输巷中。

4）在进行无线电观测时，应严格按照预先设定的时间进行探测，发射点内WKT 透视仪应保持稳定，发射天线需平行巷道。

5）接收点位置天线环面应对准WKT 透视仪发射方向，以便精准的获取到无线电探测信号。

2.2 无线电探测成果分析

采用WKT 透视仪对61303 综采工作面进行无线电探测，并采用专业软件分析探测数据，在采面内共计圈定2 个物探异常区，具体采面物探成果见图3 所示。具体探测分析结果为：

图3 采面无线电透视探测成果

1）在61303 综采工作面探测时使用的WKT 坑透仪具有抗干扰能力强、设备性能稳定等优点，本次探测使用的460.8 kHz 频率可满足采面探测需要。采面回采巷道揭露的地质异常区在物探成果图上均有一定表征。

2）本次物探共计确定2 个地质异常区，异常区分别位于采面运输巷280～370 m 范围内，倾向方向与运输巷相距30 m；采面回风巷335～367 m 位置，倾向方向与回风巷相距50 m。圈定的物探异常区分别为煤层变薄区、落差1.5 m 以内断层。

3）在61303 综采工作面运输巷掘进至293～367 m时，揭露有厚度在1.5 m 以内的地包；在回风巷掘进至360 m 位置时，煤层厚度变薄、平均厚度为2.6 m。采面回采巷道揭露的地质构造与物探圈定的地质异常区范围基本一致。

3 结论

文中采用无线电波透视技术对山西某矿61303综采工作面开采范围内隐伏地质构造、地质异常体等发育情况进行探测，以便为采面后续生产提供指导。依据采面实际情况，对无线电探测技术测点布置方案以及探测流程等进行设计。现场无线电探测共计圈定2个地质异常区，其中一个地质异常区为煤层变薄区、另外一个地质异常区为隐伏断层、落差在1.5 m 以内。

物探探测得到的隐伏构造与采面回采巷道揭露煤层变化以及钻孔探测获取到的地层资料一致。通过物探探测成果，采面在提前采取应对措施确保回采安全。