坑透應(yīng)用中異常響應(yīng)曲線特征

1、1 陷落柱異常曲線特征巖溶陷落柱的成因是以奧灰?guī)r層中地下水的強烈交替為條件，巖溶發(fā)育為基礎(chǔ)，巖體自重重力 地應(yīng)力集中以及溶洞內(nèi)的真空負(fù)壓三重作用為動力，經(jīng)過迅速垮落、間歇、溶蝕、搬運塌陷、冒落等周而復(fù)始過程，分階段逐步形成陷落柱。由于煤系底部可溶性巖體中巖溶空洞塌陷形成的陷落柱破壞了煤層結(jié)構(gòu)，使煤層缺失，而且大小不一，棱角分明、零亂的上覆巖層堆積物代之，使其和周圍煤層的電性有明顯差異(電阻率比煤層低的多)。而且，陷落柱的形成往往伴隨著臨近煤層的產(chǎn)狀變化、裂隙發(fā)育、小斷層增多、甚至大量充水等。這樣的構(gòu)造能夠大量地吸收電磁波能量，反映在透視實測曲線上有明顯的特征。根據(jù)觀測系統(tǒng)的設(shè)置（定點法，發(fā)射機

2、在一定的時間內(nèi)相對固定位置，接收機在一定范圍內(nèi)逐點觀測其場強值，即定點發(fā)射多點形成扇形接收，此方法速度快、效率高和易于協(xié)調(diào)工作，是無線電波透視的主要觀測方法），電磁波遇到陷落柱，其衰減系數(shù)（實測場強與理論場強差值）與實測場強曲線呈漏斗形，或因透視距離關(guān)系呈半漏斗、呈“V字形。當(dāng)發(fā)射機靠近陷落柱一側(cè)透視時，就會出現(xiàn)大范圍的陰影區(qū)，場強值接近背景值。下面的a、b、c、d四個工作面是在晉煤地區(qū)不同工作面的實測場強曲線和探測效果驗證情況，驗證情況與實際揭露、地面三維地震結(jié)果相對吻合（c中三維地震的探測結(jié)果在實際巷道掘進(jìn)中沒有揭露，推測陷落柱偏移至工作面內(nèi)，在坑透探測結(jié)果的異常位置）。a、晉煤鳳凰山礦1

3、55302工作面坑透探測203巷實測場強曲線204巷實測場強曲線155302綜采工作面無線電波透視法探測CT成像圖155302綜采工作面無線電波透視法探測結(jié)果與驗證結(jié)果對比圖b、鳳凰山礦91311工作面坑透探測無線電波透視法探測CT成像圖無線電波透視法探測結(jié)果與驗證結(jié)果對比圖c、蘭花集團(tuán)唐安礦3#煤3301工作面坑透探測無線電波透視法探測CT成像圖無線電波透視法探測結(jié)果與驗證結(jié)果對比圖d、陽泉上社煤業(yè)9211工作面坑透探測回風(fēng)巷實測場強曲線圖進(jìn)風(fēng)巷實測場強曲線圖無線電波透視法探測CT成像圖無線電波透視法探測結(jié)果與驗證結(jié)果對比圖2 斷層異常曲線特征斷層是地殼巖層因受力達(dá)到一定強度而發(fā)生破裂，并沿

4、破裂面有明顯相對移動的構(gòu)造。斷層破壞了煤層的正常結(jié)構(gòu)，它使煤層發(fā)生錯動與移位，在斷層面附近煤層破碎和裂隙發(fā)育，而電磁波遇到各種規(guī)則或者不規(guī)則界面便產(chǎn)生折射、反射或散射等物理現(xiàn)象，比起正常煤層一般會對電磁波能量更大的吸收。如果斷層充水，使斷層附近煤層電阻率降低，吸收系數(shù)增大，電磁波能量也將被低阻介質(zhì)吸收而衰減，對斷距大的斷層，會使斷層一盤的煤層完全與另一盤煤層頂板或底板接觸，而多數(shù)煤層頂?shù)装鍘r層（泥巖、沙巖、灰?guī)r或其他含金屬礦物）的電阻率較低，因此，會不同程度的屏蔽電磁波而形成低值透視異常。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，布置相應(yīng)觀測系統(tǒng)（定點法，發(fā)射機在一定的時間內(nèi)相對固定位置，接收機在一定范圍內(nèi)逐點觀測其

5、場強值，即定點發(fā)射多點形成扇形接收），接收實測場強，根據(jù)透視的異常曲線，綜合分析資料，可以圈定工作面內(nèi)的斷層的位置，及某些斷層的相互關(guān)系。隱伏斷層的存在常給回采造成嚴(yán)重影響，地質(zhì)工作一般無法預(yù)料和推斷。隱伏斷層的存在常給回采造成嚴(yán)重影響，地質(zhì)工作一般無法預(yù)料和推斷。采用無線電波透視預(yù)測隱伏斷層，具有很重要的意義。尤其走向長的隱伏斷層是很難判斷的，走向很長的隱伏斷層的曲線表現(xiàn)為在隱伏斷層內(nèi)的測得場強比較低，而在隱伏斷層外場強變化很大。如下圖2-1為貴州五輪山礦1803工作面的實測場強曲線，從該曲線圖上可以看出在4079#點的場強值低于039#點的場強值。該段場強值較低，穿透性較差，表明該段煤巖層

6、對無線電波的吸收系數(shù)較大，部分地段很低，可能為近走向斷層帶或裂隙帶發(fā)育影響。2-1兩巷巷實測場強曲線圖3 煤層厚度變化異常曲線特征煤層厚度變化(包括煤層總厚度不變，而軟煤層局部范圍變厚的情況)，無論是原生沉積不均勻，還是后生構(gòu)造變動，均會使煤層結(jié)構(gòu)、層理均勻性和連續(xù)性遭到不程度的破壞，而電磁波在穿越變化區(qū)時就會受到不同程度的屏蔽和衰減。煤層厚度變化有兩種情況：當(dāng)煤厚變化不太大，而影響范圍較大或呈條狀時，在無線電波透視曲線圖上的異常與斷層相似；而當(dāng)煤層完全或接近完全沖刷，但影響范圍較小時，其異常曲線和陷落柱相似。對于主要由于頂壓或底鼓壓力造成的厚度變化，異常反映也是很明顯。無論哪種地質(zhì)構(gòu)造引起場強值低，它們的異常曲線特征都是很明顯的，有些相同的，有些相似的，場強值變化有一定的規(guī)律可循，這在以后探測中會進(jìn)一步總結(jié)。4 褶曲、侵入體異常曲線相應(yīng)特征褶曲是發(fā)生了褶皺變形巖層中的一個彎曲，其形態(tài)是多種多樣，褶曲的基本類型有兩種，背斜和向斜。工作面內(nèi)存在小褶曲(向斜)構(gòu)造時，在無線電波透視曲線上亦有明顯的異常反映。若發(fā)射與接收處在褶曲軸部的兩側(cè)，其異常曲線和陷落柱相似。侵入體是由侵入巖構(gòu)成的火成巖體，由于火成巖與煤層的電性差異較大，用無線電波透視法探測工作面內(nèi)的火成巖體，從理論上講是可能的，但由于