关于无线电波坑道透视技术的几点思考
无线电波坑道透视法在煤矿井下水力压裂效果评价中的应用

无线电波坑道透视法在煤矿井下水力压裂效果评价中的应用李好【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2017(041)004【摘要】文中阐述了无线电波坑道透视法评价水力压裂效果的原理、方法,提出了面积法定量评价方法.并以重庆松藻煤矿3211S工作面水力压裂前后的无线电波坑道透视探测资料为例,深入开展了压裂前、压裂后的无线电波衰减系数等值线成果图对比分析研究,并采用面积法定量评价了3211S工作面水力压裂效果,经矿方提供的巷道揭露断层地质资料验证了面积法定量评价水压裂效果方法的可靠性、准确性.该评价方法能有效指导二次补充水力压裂孔的合理布置,能优化同煤层的顺层水力压裂施工设计方案,节约大量设计、施工成本,能产生较好的经济和社会效益.无线电波坑道透视法具有物探方法成熟、操作简单、仪器轻便、探测结果精度高等优点,该评价方法值得在煤矿井下回采工作面水力压裂施工中大力推广应用.%This paper describes the principle and method about using radio wave tunnel penetration method to evaluate fracturing effect,and presents area method for quantitative evaluation.In the case of sounding data of 3211S working surface of the Songzao coal mine,the author developed comparative research on radio wave attenuation coefficient contour maps before and after fracture.Area quantitative evaluation method put forward in this paper was used for quantitative evaluation of fracturing effect of 3211S working surface.In addition,fault geological data exposed by tunnel verified the reliability and accuracy of using area quantitative evaluationmethod.This evaluation method can effectively guide reasonable layout of two supplementary hydraulic fracturing holes,and optimize construction design scheme of coal seams hydraulic fracturing.Moreover,it can save a lot of design and construction cost,and produce good economic and social benefits.Radio wave tunnel penetration method has many advantages,such as maturity of geophysical method, simplicity of operator,portable instrument,and high accuracy of detection results.This method has been used to evaluate fracturing effect of mining faces of the same coal seam in underground coal mine and obtained good results.Hence it is worthy of popularization and application.【总页数】7页(P741-747)【作者】李好【作者单位】中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400039【正文语种】中文【中图分类】TP631.4【相关文献】1.坑道无线电波透视法在探测井下陷落柱中的应用 [J], 张戬2.矿井小构造与瓦斯的坑道无线电波透视法应用分析 [J], 岳洪波;李东会3.无线电波坑道透视法在煤矿地质中的应用 [J], 李文锋4.无线电波坑道透视技术在煤矿井下陷落柱探测中的应用 [J], 杜木民5.无线电波坑道透视法在煤炭生产中的研究应用 [J], 王振虎韩文忠郭龙齐振洪因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
矿井小构造与瓦斯的坑道无线电波透视法应用分析

矿井小构造与瓦斯 的坑道无线 电波透视法应用分析
岳 洪波 李东会
( 江苏煤炭地质物测队) ( 矿 业大学资源与地球科学 学院) 中国
摘
要: 阐明了利用工作面坑透资料解释地质构造 的原理 , 圈划工作 面内构造异常区, 而预 进
测工作 面煤与瓦斯 突出危险区( 的瓦斯地质方法。在探测工作面 内构造的工程 实例 中, 带) 进一步
( 如遇断层或火成岩体 ) , 时 就发生 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
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 :
化, 则造成 值和H 值的变化。
2 1 坑道无线 电波 透视原 理 .
坑透探测是运用电磁波在煤层中传播遇到地质 异常体时, 电磁波被差异吸收而造成场强衰减来发
现并分析地质异常体分布范围和类型的。不 同的介 质对电磁波吸收的程度是不一样 的, 高阻体对 电磁 波吸收的程度较弱 , 低阻体对 电磁波的吸收作用较 强。据以往的研究和现场测试结果表 明【 , 1 煤的 电 1
随着采煤机械化程度的不断提高 , 对矿井地质 构造发育程度的认知必须得到相应提高 , 特别是对 巷道掘进头及采煤工作面的小构造进行准确预报 、 预测, 以保证煤矿采掘工作面的安全高效生产 。同 时构造因素往往与矿井瓦斯相关联 , 煤系地层构造 复杂 的地方 也是 瓦斯 易 于 突 出 的地 方 , 造 是 瓦斯 构 溢出的通道 , 因此查清采掘面前方小构造 , 对异常区 域提前采取预防措施 , 直接关 系到“ 一通三 防” 工作
总第 46期 5
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。
坑透数据处理

无线电波透视法(坑透)从上世纪20年度苏联A·A·彼得罗夫斯基院士提出设想至今,在坑道找矿、煤层工作面构造探测等方面取得了很好的应用效果。
对于无线电波透视法的资料处理,早期采用手工计算、绘图,比较繁琐、工作量大;随着电子计算机技术的发展,采用计算机自动处理的技术逐渐被推广应用,使资料处理效率得到了很大的提高,减轻了地球物理工作者的劳动强度。
从无线电波透视法理论出发,结合无线电波资料处理、解释以及生产报告撰写要求,设计了条件试验分析、异常数据的编辑、多方法的求参分析功能、单点综合曲线绘制、单巷道多测点综合曲线绘制、工作面内吸收系数的反演计算等功能,满足无线电波透视法资料处理高效、准确的要求。
坑透资料的基本处理流程如下:一、参考处理流程对坑透资料的基本处理步骤如下:1.进行“文件->新建工程”操作,输入工程名称、各拐点坐标等工程参数。
2.进行“数据->测值输入”操作,输入各发射点对应的实测场强值及参数。
3.若存在条件试验,可以执行菜单中的“条件试验分析”,采用回归算法分析初始场强H0及吸收系数β。
4.进行“参数分析”操作,可以选择“实测场强法”、“图解法”、“回归分析法”,对各个发射点对应的接收场强值进行初始场强H0及吸收系数β分析,掌握测区的电磁参数。
5.进行“层析成像计算”操作,选择“绝对衰减法”或“相对衰减法”进行CT成像反演计算。
6.进行“结果输出”操作,将反演结果输出为文本格式,可以利用Surfer等专业绘图软件进行绘图操作。
7.进行“图形查看”操作,可以根据资料解释、报告撰写的要求,输出各种曲线。
对于已经存在的工程,可以执行“打开工程”操作,然后再进行3~7步。
二、新建工程点击菜单中的“文件”->“新建工程”,弹出对话框:图2-1 新建工程对话框http:// 好pan.好baidu.好com/s/好1o6I5uyu——去掉“好”,见演示程序。
(1)输入工程名称、组成工作面的拐点总数、发射点数目。
WKT-E 无线电波透视仪

谢谢各位领导专家!
4.接收机使用、操 作 接收机使用、 接收机使用
接收机的一般操作流程 ①开机 ②原有数据处理(清除、不清除 ) ③频率设定 ④增量点号设置 ⑤场强值测量 ⑥数据通讯
三、软件部分操作方法流程
本软件系统是用来处理无线电波透视资料的应用性软件,该 系统具如下功能:对在井下实际探测到的数据进行通讯;对 测得的数据进行计算、CT处理、分析,从而确定参数H0、β, 得到平面交绘图、综合曲线图和CT成像图,圈定出工作面 内的物探异常区;对平面交绘图、综合曲线图和CT成像图 进行编辑和整理;打印成果图和成果报告。 本软件是适用于windows操作环境的无线电波透视资料处理 系统,该系统采用图文交互界面,形象直观、具有良好的人 机对话功能,适用于各级用户。通过现场实际应用后证明, 本系统软件能有效、正确地处理资料,查找和解释出工作面 内的物探异常区域。
四、仪器使用过程中的注意事项
(一)、安全保护装置及事故处理 1. 安全保护装置 因为透视仪是在要探测时才下井,且每次下井探测仪器 要频繁移动,为保护透视仪发射机和接收机井下碰撞,每次 下井不但需用专用皮箱装发射机和接收机,还需要由专人携 带仪器。 2. 故障处理 发射机、接收机井下不工作以及井下接收不到信号,先 要关掉仪器电源,再检查天线是否连接好,井下工作时不要 拆装仪器,尤其严禁井下带电拆装部件。如果井下简单故障 不能处理,必需上井检修,操作人员井上还不能解决故障的, 需要送厂家由专业人员检修和校正仪器。
无线电波透视技术
中煤科工集团重庆煤科院 岩土工程研究所
一、无线电波透视技术简介
1.无线电波透视仪发展简史
电磁波传播理论在地质上的应用最早是在二 十世纪初期国外就进行了理论探索和野外试 验工作。 前苏联1923年开始这方面的研究工作。1928 年在外高加索硫化矿床上进行试验,证明了 电磁波在地下能够传播一定的距离,同时发 现黄铁矿体在电磁波传播途径上形成“阴影” 现象。
无线电波坑道透视构造煤的研究

第2 7卷 第 3期
20 0 2年 6月
煤
炭
学
报
Vo . No. 127 3
J RNAL OF C NA C OU H1 OAL S I T OC E Y
J n ue
2 0 02
文 章 编 号 :2 3— 9 3(0 2 0 0 5 9 9 2 0 )3—0 5 0 2 4— 5
煤 种 及破 坏 类 型 相 同 的煤 电 阻率 较接 近 ,同一 煤 种 不 同破 坏类 型 的煤 体 电阻率 存 在 显著 的 差异 ;并且 不 同 煤 种 煤 的 电 阻率表 现 出截 然不 同 的 差 异 性 .对 无 烟 煤 来 说 ,构 造 煤 的 电 阻 率 较 高 ,是 硬 煤 的 1 0倍 以 上 ; 而烟 煤 则 相 反 ,硬 煤 的 电阻率 是 构 造煤 的 1 以上 ( 1 .说 明烟 煤 的 导 电性 较 差 , 电阻 率 较 高 .而 烟 0倍 图 ) 煤 中 的构 造煤 导 电性较 好 ,可能 是 其煤 化 程 度 较 同 煤 种 的硬 煤 稍 高 所 致 .③ 不 同煤 种 煤 的介 电 常数 差 异 较 大 ,同一 频率 条 件 下无 烟 煤 的介 电常数 是 烟煤 的 3倍 以上 ;而 同一 煤种 的构造 煤 与 硬煤 的介 电常 数 相 差
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 问 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 .煤层 中煤 体结 构 遭 受 构造 应 力 破 坏 的 构 造 煤 ( 煤 ) 分 层 具 有 孔 隙 度 大 、渗 透 性 差 、 软 易 于 瓦斯 富集 ,且 瓦斯 解 吸 快 、强 度 低 等 特 点 J ,其 抵 御 外 力 破 坏 的能 力 较 之 煤 体 结 构 未 遭 受 破 坏 或 破
无线电坑透在综采工作面中应用

无线电坑透在综采工作面中应用摘要:坑透CT成像技术主要应用于煤矿采煤工作面隐伏地质构造、煤层厚度变化等地质异常体的探测。
通过分析潘一矿2321(3)综采工作面坑透CT的施工方法和地质构造探测成果,结合回采实际揭露资料,证明无线电坑透在淮南矿区的应用效果比较理想。
关键词:坑透地质构造异常2331(3)综采工作面位于F4正断层上盘~F5逆断层上盘之间,13-1煤层厚度4.53m~6.0m,平均煤厚5.44m。
煤层顶板为泥岩、中细砂岩,底板砂质泥岩。
按设计停采线计算,工作面上顺槽长度890m,下顺槽长920m,倾斜长160m。
巷道掘进期间共揭露7条,其中1条为逆断层,地质条件工作面由东向西从简单至复杂。
此次探测目的主要有以下三个:(1)探明工作面内落差大于1/2煤厚的断层位置及其延伸;(2)探测并圈定煤层厚度小于1/2正常煤厚的薄煤带的范围;(3)探测并圈定直径大于15m陷落柱的位置及范围。
1 无线电波坑道透视法的基本原理1.1 坑道透视法的物理基础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、介电常数ε等)不同,它们对电磁波能量吸收有一定的差异,电阻率低的岩矿石具有较大的吸收作用。
研究煤层与各种岩石及地质构造对电磁波传播的影响(包括吸收、反射、二次辐射等作用)所造成的各种异常,从而进行地质推断解释,这就是坑道透视法的物理基础。
如表1所示。
一般情况下,煤层电阻率与煤层顶底板之间电性差异越大,异常反映越明显,坑透效果会越好。
1.2 电磁波在均匀介质中的辐射场由于采煤工作面的巷道通常都布置在煤层中(除寻找因断层断失的煤层而外)这一煤矿技术条件,如果在透视时,使发射机与接收机处在同一煤层中,可利用均匀各向同性介质中应用的较为简单的公式进行计算和解释。
1.3 电磁波在均匀介质中辐射场表达式式中:H0为决定于发射功率和天线周围介质的初始场强;β为介质对电磁波能量的吸收系数;r为观测点到辐射源的直线距离。
3.4坑透

§3.4 矿井无线电波透视CT 成像技术坑道无线电波透视法(又称坑透法)是较早用于查明工作面内部的地质构造的物探方法。
随着采煤机械化程度的提高,要求在开采前查清工作面内隐伏构造及其它影响正常开采的不良地质体的程度越来越高,在这方面坑道无线电波透视法发挥了极其重要的作用。
经过20多年的发展,特别是CT 成像技术的应用,使得坑透技术探测工作面内小构造异常的能力大幅度提高,将坑透结果用于水文地质的综合分析,在煤矿防治水工作中的作用也逐步提高。
3.4.1 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(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,造成能量的损耗。
因此在矿井地质条件下,如果发射源发射的电磁波在穿过煤层途中遇到断层、陷落柱、含水裂隙、煤层变薄区或其它构造时,波能量将被吸收或完全屏蔽,则在接收巷道收到微弱信号或收不到透射信号,形成透视异常区,即为所要探测异常体的位置和范围(如图3-4-1)。
η(a )矿井巷道工作布置图 (b )衰减曲线剖面图图3-4-1 电磁波透视法工作原理图目前的坑透仪器,只测某个固定频率的透射电磁波的磁场振幅分量。
在电磁波射线路径上介质电磁性质的变化和波阻抗的变化,造成电磁场强度的变化;反之,分析电磁场强度的变化,就可以预测测区介质的物性变化。
煤层中传播的电磁波在介质中任意点的磁场表达式可表示为θβsin 0re H H r-= (3-4-1) 式中 H — 介质中某点的实测场强;0H — 决定发射功率和周围介质的初始辐射场强;r — 发射机与接收机之间的直线距离;β— 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— 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。
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1 大 采 宽 工 作 面 坑 透 透 距 问题
随着煤 矿现 代化进 程 的加快 ,一 矿一 面 、超 大
采 宽 工作 面十 分 常见 。 面对采 宽 超 过 2 0m、甚 至 0 3 0m的超 大 型工 作面 ,坑 透 透距 不 足 、实测 数 据 0
煤矿 探测设备 研发 的投 资主体 也变更 为仪 器生产 厂
在 探测环 境条 件方 面 ,采 取有效措 施 ,尽量 减 少金属网屏蔽效应以及工作面金属管路 、电缆和带
电监 控线 的干 扰影 响 ,也 可在 一定程度 上提 高坑透 透 距及 数据质 量 。
I,煤 种为气 肥煤 和 1 3焦煤 。工 作 面总体 为一 单 n /
斜 构造 ,煤 层倾 角 5o~1 o ,巷 道 揭露 断层 落 差 2
直接 影 响坑透透 距大 小 。
技术 如何适 应新 的环 境条 件 、如何满 足煤 矿生 产 飞 速发展 的需 求 ,有许 多值得 思考 和探 讨 的地方 。
从设备 自身来 讲 ,提高探 测仪 器发射 机发 射功 率 、降低 工作 频 率 、提 高仪器 分辨 率等 ,不失 为提
高坑 透 透距 的最 好途 径 。但 随着 原煤 炭 部 的撤 销 ,
种构 造形式 ,对 坑透 工作影 响最大 。 电磁 波穿越 煤
数据 分析 ,实测 场强 值基本 在 背景场 附近 ,数 据值 低 、不稳 、单支 场强 曲线呈 不规 则变 化 。探测 工作
均 因工 作 面采宽 过大 、 目前 设备 透距 太 小无法 取得
层的途中,一旦遇到这类构造就会被其吸收或完全
P ENG Ja in
无线 电波 坑道 透视 技术 ( 简称 坑透 )是 一种 较 为成 熟 的煤矿 井下 物探方 法 。 自上 世纪 八 十年代 问
有 效数 据而告 失败 。 鉴 于此 ,进 一步 提高 坑透透 距 ,使 之能 满足 大
世 以来 ,其 在 仪器设 备 、施 工 方法 、解 释软件 、应 用 范 围等 多个 方面得 到很 大发 展 。然而 ,随着 煤 矿 工 作 面 规模 的 不 断加 大 、锚 网支 护 技 术 的广 泛 应
较好 。
为查 明工作 面 内是否存 在 大 的隐伏 构造 ,先后 邀请 河北煤 科 院 、廊 坊物 化探研 究所 、重庆煤 科 院
等单 位 ,采 用坑 透技 术进行 井下 探测 施 工 。从 现场
理论 上 ,电磁 波是 沿 煤层 呈 直线 方 式传 播 的 , 因此 延伸 较长 、落差 大于煤 厚 断层 和紧 闭褶皱 这两
家和 生产应 用单位 ,因此 ,科 研 院所 与煤矿 企业 加 强合作 ,共 同投入 人力 、物力 ,此 问题 才 可得 到有 效解决。
太 小直 至造 成探测 无效 的情 况 时有发 生 。 20 0 9年 8月 ,东 庞矿 新 准 备 出 2 1 作 面 , 6 2工
面 长 10 、 采 宽 2 0— 1 l 5 0I n 0 2 5n。煤 厚 3 7~38 . 5 .1
了探 讨 。
关键 词 :坑透 ;透 距 ;屏 蔽 ;精度 ;定 性 中图分 类号 :P 3 61 文献标 识 码 :B 文章 编号 :10 — 0 3( 0 1 0 — 0 3 0 07 18 2 1 ) 100 — 1
T es v r l h u h b u eg twa a i v h e e a o g t o t h ae yr d owa e t a t p n tain tc n lg e er t h oo y o e
一
般在 02一i ,仅在 靠 近切 眼附 近发 育一 条 落 . .i 9n
2 工 作 面 内部 断层 及 褶 皱 的屏 蔽 问题
坑透 工作是 通过 各种 岩矿石 、地质 体对 电磁 波
能量 吸 收的差 异性 ,来探测 和 了解地质 构造发 育情
况的。
差 5I n的较 大 断层 。工作 面坑 透工作 基 础条 件总 体
影 响程 度 由大到 小 。海 水 中富含 硫 酸盐 ,海水 为泥
炭 沼泽 硫酸盐 的输 入提 供 了物质 保证 ,海 水还 造成
矿物 ,其表 面氧 化铁被膜 及 晶格 中的高 价铁在 还原 条 件下 发 生迁 移 ,进 而转 变 成 活性 F 2 e ;此 外 ,泥  ̄
( 下转第 5 1页)
2 1 年第 1 01 期
河 北 煤 炭
3
关无 电坑 透 技 的 点 考 于 线波 道 视 术 几思
彭 鉴
( 冀中能源 股份公司 东庞矿 ,河北 邢台 040 ) 521
摘
要 :文章 结合煤 矿 生产 实 际 ,对无 线 电波 坑道 透视 技 术现状 及 存在 问题 、发展 方 向进行
用 ,井下探 测 环境条 件 与当初 发生 了很 大变化 ,坑 透技 术在应 用 中遇 到 了许 多新 问题 、新 情况 ,坑 透
采宽 工 作面 的探测需 求 , 已成为 制约坑 透技术 发因素 分 析 ,坑 透 设 备 自身 性
能、探测环境条件、煤层及工作面地质条件等都会
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21 年第 1 01 期
河 北 煤 炭
5
于泻后 泥炭 坪环境 ,5 、6 煤形 成于 障后泥 坪 环境 , 2 煤形 成于 三角 洲平原 环 境 。煤 层形 成 时受海 水 的
酸盐还 原菌 在偏 碱性 的还原介 质 中异常 活跃 ,迅 速
被还 原而 产生 大量 HS 2;再 者 ,随泥炭 沉 积 的黏土
】 ◆ l◆ 一● l - ◆ -l l ◆ l◆ ¨◆ ¨ ●◆ 。 ¨● l ’ ◆ ^● - ‘ ◆ ● 一● ◆ ・ _ ◆ _◆ -- m◆ ・I i ◆ - _◆ Ⅲ◆ I _ ◆ -◆ _
了低 E 和高 p h H的还原环境 ,厌氧细菌尤其是硫
●p ◆ - ◆ l l 小◆ - ◆ I l◆ l◆ ‘ - l ◆ I ● - ◆ ・一 I◆ _ - {◆ 一I - ● l◆ l l ’ ’ ● -◆ l l -◆ l 。 ◆ ・ ◆ _◆ _ r I ‘◆ I 。 l ● n● -●