搜索
ICS73.020CCSD10中华人民共和国矿山安全行业标准KAT12—2023回采工作面无线电波透视探测方法Themethodofradiowaveperspectivedetectionincoalminingface2023-10-26发布2024-01-31实施国家矿山安全监察局发布目次前言Ⅱ…………………………………………………………………………………………………………1范围1………………………………………………………………………………………………………2规范性引用文件1…………………………………………………………………………………………3术语和定义1………………………………………………………………………………………………4一般规定3…………………………………………………………………………………………………5仪器设备4…………………………………………………………………………………………………6探测数据采集5……………………………………………………………………………………………7资料处理8…………………………………………………………………………………………………8成果提交10…………………………………………………………………………………………………附录A(资料性)井下回采工作面无线电波透视法现场记录表(定点法)11……………………………附录B(资料性)井下回采工作面无线电波透视法现场记录表(同步法)12……………………………附录C(资料性)煤矿井下回采工作面无线电波透视工作流程13………………………………………ⅠKA/T12—2023前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由中国煤炭工业协会提出。本文件由煤炭行业煤矿专用设备标准化技术委员会归口。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件起草单位:华阳新材料科技集团有限公司、重庆大学、中煤科工集团重庆研究院有限公司、安徽省皖北煤电集团有限责任公司、山西焦煤集团有限责任公司、中煤科工西安研究院(集团)有限公司。本文件主要起草人:刘最亮、吴燕清、范德元、胡运兵、齐振洪、杨智华、张新、康跃明、吴昊、解奕伟、段中稳、段建军、王锋、伍晓龙、张哲、杨舜。本文件为首次发布。ⅡKA/T12—2023回采工作面无线电波透视探测方法1范围本文件规定了煤矿回采工作面无线电波透视探测方法的术语和定义、基本要求、探测方法、数据采集和处理、探测资料解释和探测成果提交。本文件适合于煤矿回采工作面无线电波透视勘查作业。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T14499—1993地球物理勘查技术符号GB/T23694风险管理术语AQ1043—2007矿用产品安全标志标识MT/T693—2019矿用无线电波透视仪通用技术条件3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1无线电波透视法radiowaveperspectivemethod地质异常体与正常的煤层具有显著电性参数的差异,无线电波透视法是在工作面巷道或钻孔中发射电磁波,通过工作面另外一条巷道或钻孔接收对面穿透煤(岩)层无线电波的场强,运用无线电波反演算法,推断地质异常体的属性和空间位置的一种探测方法。主要应用于工作面内隐伏地质构造的探测,并对陷落柱、煤层厚度、夹矸变化带、冲刷带、岩浆岩侵入带等地质异常体有效。3.2井下无线电波背景值undergroundradiowavebackgroundvalue在探测区域,选择需要的探测频率,测量发射机处于关停状态,接收机接收到的电场强度,即为该探测频率的井下无线电波背景值,通常用分贝(dB)表示。3.3探测频率probefrequency回采工作面探测时,可选择不同的探测频率,无线电波透视仪的发射机与接收机要求选择同一探测频率,通常用千赫兹(kHz)表示。3.4初始场强值(H0)initialfieldstrengthvalue平行巷道或者钻孔内框型发射天线的平面方向的最大发射电磁场强度,通常用分贝(dB)表示。3.5衰减系数(β)attenuationcoefficient煤层或者其他岩层介质每米(m)对无线电波场强的吸收能力,通常用分贝每米(dB/m)表示,用负号1KA/T12—2023表示吸收(衰减)电磁波能力。衰减系数值主要受无线电波频率、地下煤(岩)层介电常数、磁导率、电阻率的大小影响。3.6理论场强值(HL)theoreticalfieldstrengthvalue从发射点发射的无线电波穿过衰减系数为β的煤(岩)层后,到达穿透距离的r的接收点,通过公式(1)计算出接收点的理论场强值HL,通常用分贝(dB)表示。3.7实测场强值(Hi)measuredfieldstrengthvalue无线电波发射电磁波初始场强从发射点经过煤(岩)层介质衰减后,接收机在第i个测点实测的电磁场强度的值,通常用分贝(dB)表示。3.8相对衰减值(η)relativeattenuationvalue无线电波穿过煤(岩)层介质后,第i个接收点的实测场强值减去理论场强值,即相对衰减值η=实测场强Hi-理论场强HL,通常用分贝(dB)表示。地质构造发育带比正常煤层的无线电波吸收能力强,相对衰减值η为负数。但比煤层电阻率高的岩层例外,如灰岩等。3.9无线电波透视CT反演算法radioperspectiveCTinversionalgorithm无线电波透视定点法探测数据,经工作面网格化,进行不同无线电波CT成像反演计算,求得每个网格相对衰减值η,最大限度接近每个网格的真实相对衰减值η。3.10无线电波透视CT成像radiowaveperspectiveCTimaging通过无线电波透视CT反演算法计算出探测工作面划分的网格相对衰减值η,根据η值形成工作面内相对衰减值等值线、区域色块的CT成像图,用于分析地质构造位置。3.11理论场强衰减曲线theoreticalfieldstrengthattenuationcurve同一发射点发射的无线电波,根据公式(1)计算出不同位置的接收点的理论场强值HL,连接各接收点的数据形成的图件称作理论场强衰减曲线。通常纵坐标用分贝(dB)表示,横坐标用不同位置的接收点(点号)表示。3.12实测场强衰减曲线measuredfieldstrengthattenuationcurve同一发射点发射的无线电波,根据不同位置的接收点接收的实测场强Hi,连接各接收点号的实测场强值形成的图件称作实测场强衰减曲线。通常纵坐标用分贝(dB)表示,横坐标用不同位置的接收点(点号)表示。3.13相对衰减值曲线relativeattenuationcurve同一发射点发射的无线电波,根据不同位置的接收点接收的相对衰减值η,连接各接收点号的相对衰减值形成的图件称作相对衰减曲线。通常纵坐标用分贝(dB)表示,横坐标用不同位置的接收点(点号)表示。3.14综合曲线syntheticcurve将理论场强衰减曲线、实测场强衰减曲线、相对衰减曲线绘制在同一张二维坐标图中,其中理论场强衰减曲线、实测场强衰减曲线用左边纵坐标来表示,相对衰减曲线用右边纵坐标来表示。通常纵坐标用分贝(dB)表示,分辨率刻度1dB。3.15无线电波透视CT成像图radiowaveperspectiveCTimage无线电波透视CT成像反演算法计算出工作面每个网格的相对衰减值形成的图件称作无线波透视2KA/T12—2023成像图。纵坐标是工作面的宽度,通常用米(m)来表示;横坐标是回采工作面的长度,通常用米(m)来表示。根据相对衰减值的最大值和最小值,每间隔5dB用一种颜色。0dB~-5dB范围用绿色表示,-5dB~-10dB用浅蓝色,小于-10dB时每负5dB用更深的蓝色表示;0dB~5dB用浅绿色表示,大于5dB时,每5dB用更深的红色表示。图的右边要有相对衰减值和颜色一一对应的图例,制图要求按照GB/T14499—1993地球物理勘查技术符号要求绘制。3.16测点射线交汇图rayintersectiondiagramofmeasuringpoint将无线电波探测区域所有发射点与接收点之间的射线交汇区域绘制出来,反映探测区域的探测叠加次数和探测的空白区域,如图1所示。图1测点射线交汇图4一般规定4.1探测环境与适用条件回采工作面无线电波透视探测方法适用于无强电磁干扰的环境,电磁干扰源主要指大型金属设备、大型机电设备和动力电缆等。最佳探测时间:回采工作面刚刚形成,大型金属设备或机电设备还没有铺设,电磁干扰源小。减少电磁环境干扰的办法有:动力电缆停电、断电等处理,可根据现场条件选择。回采工作面现场条件是否适合探测,根据6.6进行判断。4.2工作人员要求回采工作面无线电波透视探测作业一般要求:发射机操作员1名,发射天线辅助工2名,接收机操作人员1名,辅助人员1名,接收和发射操作人员均需要通过专门的培训。解释人员要求具有地质、物探相关专业知识培训。4.3地质资料搜集回采工作面无线电波透视探测数据采集前,需要收集探测工作面及邻近地区有关地质构造类型、水文地质条件、前期是否有其他物探成果、钻探分布位置和封孔质量等资料,重点需要收集回采工作面地质说明书和采掘工作面平面图。分析回采工作面巷道掘进揭露的地质资料、水文资料、钻孔资料,为设计工作面探测方案和无线电波透视探测成果地质解释准备。3KA/T12—20234.4探测数据记录要求4.4.1回采工作面无线电波透视探测正式开展前,应记录发射机在无线电波发射、停止状态下同一接收点的无线电波实测场强值,确定无线电波透视探测数据的有效性。4.4.2回采工作面进行无线电波透视探测时,发射点附近应记录有无地质、水文、构造、机电设备等异常情况;接收点附近应记录有无地质、构造、水文、机电设备和各类传感器等异常情况。4.4.3回采工作面无线电波透视探测的测点编号要按照递增或者递减的顺序编制,防止错编、漏编、重复编,图上测点与井下工作面的编号严格对应,便于后续解释分析地质异常体位置使用。4.4.4煤矿井下回采工作面无线电波透视探测工作流程见附录C。4.5基本公式假设辐射源(天线轴)中点O为原点,在近似均匀、各向同性水平或近水平地层中,观测点P到O点的距离为r,P点的无线电波场强度HP可表示为HP=H0e-βrrf(θ)(1)………………………………………式中:H0———初始场强,单位为分贝(dB);β———地层对无线电波的吸收系数,单位为分贝每米(dB/m);r———P点到O点的直线距离,单位为米(m);f(θ)———方向性因子,2θ为天线夹角,单位为度(°)。当天线夹角不超过40°,可简化为f(θ)=cosθ来计算。5仪器设备5.1组成回采工作面无线电波透视仪一般由巷道发射机、巷道接收机、框型发射线圈、环形接收天线、钻孔发射机、钻孔接收机和资料处理机等组成。5.2仪器设备的要求回采工作面无线电波透视仪应满足MT/T693—2019《矿用无线电波透视仪通用技术条件》的要求。仪器应5年送厂家检测一次。仪器铭牌应符合AQ1043—2007《矿用产品安全标志标识要求》的规定。5.3仪器探测频率回采工作面无线电波透视仪最低探测频率应大于0.3MHz,有条件的工作面开展2个以上频率探测数据采集。5.4发射天线要求回采工作面无线电波透视仪的发射天线为框型,接收天线为环形。钻孔接收与发射天线要有防水功能,发射和接收时应尽可能远离金属、电缆。5.5仪器连续工作时间回采工作面无线电波透视仪连续工作时间不小于6h。在规定的工作时间内,探测仪不应出现欠压关机,满足一次探测2个频率的需求。4KA/T12—20236探测数据采集6.1基本要求6.1.1探测数据采集前,确定探测工作方法(定点法还是同步法)、测点间距(一般10m)、发射点间隔(一般50m)。测点应在巷道的侧帮上