郭紹華，高小青

（河北煤炭科學研究院有限公司，河北 邢臺 054000）

0 引 言

邢臺礦25308 工作面內(nèi)斷層發(fā)育，極易造成煤礦安全生產(chǎn)隱患和煤炭資源浪費。礦井地質(zhì)工作的目的就是確保煤炭開采過程布局的科學合理性，并對煤炭資源的合理利用進行科學的指導，確保煤礦在安全生產(chǎn)的前提下使資源得到最大程度的開發(fā)利用。無線電波坑道透視（簡稱“坑透”） 物探工作是煤礦生產(chǎn)過程中必不可少的地質(zhì)勘探手段，其具有施工簡單、操作方便、探測效果好的特點。坑透和礦井地質(zhì)工作相結合能夠為煤礦安全生產(chǎn)提供堅實的地質(zhì)保障。

1 概 況

邢臺礦25308 綜采工作面井下位置南至25300運輸上山，西至22306 工作面及fⅡ3-6 斷層。北至工業(yè)廣場五煤保護煤柱線，東南緊鄰fⅡ3-5-1斷層。該工作面西南部為25306 工作面，工作面內(nèi)原有巷道25306 探巷已設密閉墻，工作面于-450西翼大巷上方經(jīng)過。該工作面開采煤層為5 號煤，工作面走向長1 102 m，傾斜長86 ～146 m，煤層埋深標高在-380—-500 m。大傾角10°，最小傾角2°，平均傾角為6°。

25308 工作面為5 號煤工作面，屬較穩(wěn)定可采中厚煤層，油脂光澤。煤巖類型為光亮型，煤質(zhì)類型為氣肥煤。煤層結構復雜，煤層有1 層夾矸，夾矸厚度由薄變厚，隨著厚度變大使5 號煤下部煤層變?yōu)槲逑旅?。工作面西南部較厚，產(chǎn)狀平緩且傾角較?。粬|北部較薄，煤層最大厚度1.2 m，產(chǎn)狀較陡，且傾角較大。煤層厚度為1.0 ～2.4 m，平均煤厚1.66 m。總該工作面由南向北煤層傾角由小變大。

2 工作原理及解析方法

無線電波坑道透視方法是借助于研究高頻電磁波在巖石中傳播規(guī)律，從而揭示地下構造形態(tài)的一種物探方法。電磁波在地下巖層中傳播時，由于各種巖礦石電性（電阻率ρ、介電常數(shù)ε 等） 不同，它們對電磁波能量吸收有一定的差異，電阻率低的巖礦石具有較大的吸收作用。此外，由于地下出現(xiàn)各種構造如斷層、陷落柱等，它們對電磁波具有反射和折射作用，也造成電磁波能量的損耗。如果接收機和發(fā)射機之間電磁波傳播途中，若遇到煤層陷落柱、斷層或?qū)щ姷慕饘俚V體等，電磁波將被吸收或完全被屏蔽。因此，在接受機上拾得的信號顯著減弱甚至收不到信號從而形成“陰影”，即電磁波明顯衰減的透射異常區(qū)。研究煤層與各種巖石及地質(zhì)構造對電磁波傳播的影響（包括吸收、反射、二次輻射等作用） 所造成的各種異常，從而進行地質(zhì)推斷解釋，這就是坑道透視法的物理基礎斷解釋，這就是坑道透視法的物理基礎。

一般情況下，煤層電阻率與煤層頂?shù)装逯g電性差異越大，異常反映越明顯，坑透效果會越好。

3 現(xiàn)場施工

3.1 主要任務

依據(jù)25308 工作面已知的地質(zhì)情況，布置坑透工作主要任務，采用坑透技術查明25308 工作面內(nèi)影響程度大于煤厚的地質(zhì)構造及短軸大于20 m 的陷落柱分布情況。

3.2 現(xiàn)場布置

探測范圍為整個25308 工作面，工作面總長1 145 m，由于工作面前后寬度變化較大，故在前段采用1.5 MHz 的頻率，后段采用0.5 MHz 的發(fā)射頻率。此次25308 工作面共布置坑透發(fā)射點47 個，其中運輸巷布置23 個，運料巷布置24 個，發(fā)射點間距15 m。

探測前將每個觀測點標在工作面巷道幫上，并保證井下實際標點位置和圖紙相對應，然后按觀測之前設定好的頻率、順序、時間表進行觀測和記錄。在發(fā)射機發(fā)射前調(diào)試好發(fā)射機各項參數(shù)，懸掛天線的面積盡可能大。發(fā)射時保持頻率與天線調(diào)諧粗調(diào)開關一致，調(diào)諧電流調(diào)到最大。接收機操作人員按規(guī)劃好的位置、順序進行探測，保證接收數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準確性。

測量中合理安排測點位置，注意接收、發(fā)射機位置。過程中應盡量避開已揭露的的斷層和陷落柱，這樣才能盡可能客觀的反映實際情況。

3.3 工作環(huán)境

25308 運輸巷：巷道采用金屬錨網(wǎng)支護，巷中道軌；里幫懸掛3 根粗鐵管，高約1.6 m；里幫懸掛3 粗，4 細電纜，高約1.8 m；在0~ 70 m 底板有積水；在850~1 000 m，巷道頂板有淋水；在切眼處有較多鐵器堆積。

25308 運料巷：巷道采用金屬錨網(wǎng)支護，巷中道軌；里幫有皮帶，懸掛線纜若干，高度大于1.7 m；外幫有3 根鐵管，高約1.6 m；在0~100 m 巷道底板較潮濕；在850 ~ 1 000 m，巷道頂板有淋水；在切眼位置有掘進機頭。

25308 切眼：巷道采用金屬錨網(wǎng)支護，巷中采用單體液壓支柱支護，在70 m 附近有水池。

坑透理論實踐證明，探測環(huán)境中動力設備的干擾對探測有嚴重的影響。在探測過程中電纜應停電，特別當接收、發(fā)射巷道有電纜相互溝通時候，坑透工作將無法進行。此外，應盡量遠離金屬導體，排除影響。

4 資料解析

4.1 解析方法

25308 工作面坑透資料處理采用實測場強分析進行解析。實測場強分析法是坑透數(shù)據(jù)處理最基本、最簡單方法。煤礦井下坑透實測場強數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)錄入，進行預處理后利用專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件繪制實測場強解析曲線圖，將實測場強值進行對比。

4.2 分析結果

25308 工作面經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，繪制25308 工作面無線電波坑透實測場強曲線圖（圖1）。結合巷道實際揭露地質(zhì)資料及此次坑透實測場強信號的強弱分析，在工作面探測區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)5 處坑透異常區(qū)，異常圈定成果如圖2 所示。

圖1 25308 工作面無線電波坑透實測場強曲線圖Fig.1 Measured field intensity curve of radio wave pit penetration on 25308 working face

圖2 25308 工作面坑透異常圈定成果Fig.2 Result of delineation of pit penetration anomaly on 25308 working face

KT1：位于工作面0 ～60 m，由運料巷2 號、7 號發(fā)射點和運輸巷2 號、7 號發(fā)射點圈定，分析為f2-9 斷層向工作面內(nèi)延伸。

KT2：位于運料巷200 ～230 m，由運料巷23號發(fā)射點和運輸巷22 號發(fā)射點圈定，分析為運料巷f25306-1 斷層向工作面內(nèi)延伸。

KT3：位于運料巷400 ～430 m，運輸巷430～460 m 處，影響范圍貫穿工作面；由運料巷43號發(fā)射點和運輸巷43 號、47 號發(fā)射點圈定，分析運料巷和運輸巷掘進揭露的f25308-1 斷層在工作面內(nèi)延伸。

KT4：位于運料巷820 ～870 m，由運料巷77號、82 號、87 號發(fā)射點和運輸巷77 號、82 號、87 號發(fā)射點圈定，影響范圍向工作面內(nèi)110 m，分析為-450 西翼大巷揭露的f450-1 和f450-2 斷層向工作面內(nèi)延伸。

KT5：位于運料巷970 ～1 150 m，運輸巷巷1 000 ～1 150 m，影響范圍貫穿工作面，由運料巷97 號、102 號、107 號、112 號發(fā)射點和運輸巷102 號、107 號、112 號發(fā)射點圈定，分析為運料巷揭露的f22300-1 斷層和運輸巷揭露的f25308-4、f25308-5 斷層向工作面內(nèi)延伸。

5 結 語

25308 工作面坑透工作是在其巷道掘進完成并圈定工作面后施工的，現(xiàn)場的施工條件滿足要求，分析過程結合巷道掘進揭露的地質(zhì)構造，形成的成果對礦方地質(zhì)工作產(chǎn)生了重大的指導性意義。25308 工作面內(nèi)斷層發(fā)育，地質(zhì)情況較復雜。坑透工作較好的解析了工作面內(nèi)存在的地質(zhì)構造情況，并對重點區(qū)域圈定異常區(qū)。礦方針對坑透工作成果，對25308 工作面進行打鉆驗證，其鉆探驗證情況和成果基本一致。