无线电波透视方案设计

王晁煤矿20111工作面无线电波透视勘探方案设计2010-11-151目录1工程概况.................................................................................................................................12无线电波透视法探测方法及原理........................................................................................12.1无线电波透视法基本原理.........................................................................................12.2无线电波透视方法......................................................................................................12.2.1透视工作方法...................................................................................................12.2.2使用仪器及工作频率.......................................................................................22.3资料整理与解释..........................................................................................................32.3.1场强对比法.......................................................................................................32.3.2CT成像法.........................................................................................................33施工布置与数据采集.............................................................................................................53.1施工条件要求..............................................................................................................53.2发射点设计..................................................................................................................54工程预算.................................................................................................................................5附图1无线电波透视测点设计图...........................................................................................611工程概况20111工作面退尺长约820m，面宽为140m。本次采用无线电波透视CT成像法来探测工作面内地质异常区的赋存情况。主要内容为：（1）查明巷道揭露落差大于1.0m断层的延展情况；（2）巷道揭露煤层变薄区(M1.0m)的延展情况；（3）查明工作面内影响程度H1.0m隐伏地质异常体影响范围。2无线电波透视法探测方法及原理2.1无线电波透视法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，也造成能量的损耗。因此，在矿井下，电磁波穿过煤层途中遇到断层、陷落柱或其它构造时，波能量被吸收或完全被屏蔽，则在接收巷道收到微弱信号或收不到透射信号，形成所谓的透视异常。研究采区煤层、各种构造及地质体对电磁波的影响所造成的各种无线电波透视异常，从而进行地质推断和解释。2.2无线电波透视方法2.2.1透视工作方法井下坑透法一般在两巷道间进行，如在回风巷布置发射点，向煤层中发射某一频率的电磁波，在运输巷安置接收机观测电磁场场强H信号，电磁波在煤层传播中遇到介质电性变化时，电磁波被吸收或屏蔽，接收信号显著减弱或收不到有效信号，如沿巷道多点观测，则形成所谓的透视异常。发射点和接收点可布置在回风巷、运输巷等易于通行和干扰小的地段。井下观测方法有同步法和定点法两种方式。2同步法是发射天线和接收天线分别位于不同巷道中，同时等距离移动，逐点发射和接收，较少采用。如图2-1所示。图2-1无线电波坑道透视同步法发射与接收示意图定点法是发射机相对固定于某巷道事先确定好的发射点位置上，接收机在相邻巷道一定范围内逐点沿巷道观测场强值。又称定点交汇法。一般发射点距50m，接收点距10m。每一发射点，接收机可相应观测15~20个点。如图2-2所示。观测基本步骤：（1）在观测前，预先安排好观测约定时间顺序，列出时间表格，发射和接收各持一份；（2）观测时，严格按时间表执行，发射机天线应平行巷道，悬持成多边形，应保持发射信号稳定；（3）接收天线环面对准发射机的方向，即观测最大值方向。图2-2无线电波坑道透视定点法发射与接收范围示意图2.2.2使用仪器及工作频率地下电磁波衰减的透射异常区（“阴影”区）并非单由一次场的吸收所形成的，而且还受很多其它因素的影响。如感应二次场引起的干涉、煤层（或岩层）的不均匀性和各向异3性、直达波、巷道的反射及漫反射波，以及煤层顶低板的围岩波等。所以观测场强值可能是几种波的综合值。结果使“阴影”变得模糊，以致于不能准确判定异常体位置，因此，选择最佳工作频率是很关键的。频率过高，即使是高阻的岩石也会产生明显的吸收作用，结果很可能不能突出要寻找的地质异常体的“阴影”区。而地质异常体的围岩却形成了“阴影”区；如果频率过低，则由于一次绕射作用，使得要寻找的地质异常体可能被掩盖。为了得到明显的“阴影”区，必须选择最佳的工作频率。本次无线电波透视CT工作采用WKT-6型无线电波坑道透视仪，发射机和接收机为矿用本质安全型。WKT-6型无线电波坑道透视仪，有2个频点0.365MHZ和0.965MHZ可供选用。根据工作面的实际情况，采用0.965MHZ。2.3资料整理与解释2.3.1场强对比法通常用图示方法来描述沿观测巷道或在透射范围内场的变化规律。综合曲线图：将同一发射点对应接收点的实测场强H值、理论场值H0值和衰减系数η值按给定比例尺绘制成剖面图。以接收点点位为横坐标。交会平面图：在采区平面工程图上，标定各发射点和对应的接收点。根据综合曲线确定边界点，将该点与对应的发射点连线，于是由不同发射点所对应的接收点绘出相应的边界射线，各射线所围定的范围便为异常体的平面位置。如图2-3所示。图2-3无线电波透视曲线交会法解释示意图2.3.2CT成像法工作面电磁波透视法采用偶极子天线发射，在介质中任意点的磁场表达式可表示为：4sin0reHHr式中：0H—决定于发射功率和天线周围介质的初始场强；—介质对电磁波能量的吸收系数r—观测点到辐射源的直线距离sinθ——方向性因子，一般可认为等于1。图2-4坑透CT成像单元离散示意图如图2-4所示，把坑透工作面划分成有不同吸收系数的若干小单元(像元)，每一小单元内可视为介质均匀的。假设电磁波的第i个传播路径为ri，则它可以表示为若干小单元的距离之和：mjijidr1，对没有射线穿过的小单元，可视dij=0，于是公式变成idiireHHmjiji10两端取对数有：mjiiiijirHHd10)ln(若在多个发射点上对场强分别进行多重观测，便可形成矩阵方程：[X][D]=[Y]5式中：[X]—i未知数矩阵；[D]—mjijd1系数矩阵；[Y]—已知数矩阵，即实测值。利用SIRT算法(SimultaneousIterativeReconstructionTechniques同时迭代重构技术)、计算矩阵方程可以反演各像元吸收系数值，从而实现工作面成像区内吸收系统反演成像。利用反演计算结果可以绘制成像区吸收系数等值线图和色谱图。3施工布置与数据采集3.1施工条件要求现场探测施工时要求停止动力/交流用电，确保采集信号质量；两巷内禁止行车，确保人员及仪器设备安全。3.2发射点设计在机巷和风巷发射点布置发射点，对每个发射点接收17个实测场强值。发射点间距平均为50m，接收点间距10m。发射点布置下图所示.上为风巷，下为机巷。从切眼巷口为0号点。发射点为图中洋红色六边形所示。共布置28个发射点，探测工作面走向长度这820m。4工程预算本工作面探测费用为：30000元。6附图1无线电波透视测点设计图