双频透射无线电波勘探方法及应用研究

煤层可作为高频电磁波的导波层,无线电波透视技术适用于工作面煤层内的地质构造探测。目前无线电波透视法通常采用单一频率进行探测,在煤层工作面勘探过程中常存在频率选择不当和探测精度不足等方面问题。为此,提出了双频透射无线电波勘探方法。基于理论分析,利用双频透视场强数据和衰减系数参数,推导了基于双频无线电波测量数据的煤岩介质吸收因子γ计算公式;采用有限元数值模拟方法,模拟并分析了无异常构造煤层和含断层煤层工作面两种工况。实验结果表明:利用双频法计算得到的吸收因子对煤层地质异常的响应更加敏感,验证了透射无线电波勘探方法的有效性。通过比对现场试验数据及回采钻探结果,再次验证了双频吸收因子γ对地质异常的响应特征优于单频衰减系数。研究结果表明,双频法可提高煤层工作面无线电波探测地质异常的效果,为无线电波精细化勘探和矿井地质透明化提供一个新的方法和思路。

煤槽无线电波Q值成像技术及应用

无线电波勘探法是煤层工作面地质构造探查的常规地球物理手段之一。无线电波透视法通常采用单一频率的衰减系数进行探测,成像结果可以有效分析判识地质异常性质等问题,但不同的无线电波频率会影响衰减系数成像效果。为了更客观地分析判识地质异常性质,提出了与频率f无关的无线电波煤槽品质因子Q值参数。基于理论分析,利用多频透视场强数据和衰减系数参数,推导了煤岩介质品质因子Q的计算公式;采用有限元数值模拟方法,模拟分析了透射正常煤层时,多频无线电波透视场强值、衰减系数及Q值特征;证明了煤槽无线电波品质因子Q值不随频率变化。通过实测实验数据分析,验证了无线电波Q值成像方法的有效性,为多频无线电波探测的理论及应用提供了一个新的思路。

回采工作面断层构造无线电波反射测量方法研究

矿井无线电波勘探可用于煤层地质构造探查,凭借其轻便和效果好等优势,成为煤层地质构造探查的常规和必备手段。现阶段无线电波信号在煤层中的能量衰减较快,大宽度煤层工作面透射无线电波探测面临制约。基于此,提出煤层工作面无线电波反射勘探方法。首先,数值模拟构建二维含煤地层电性模型,对无线电波Hx分量信号的场强值进行分析。模拟结果显示:无线电波在正常煤层巷道中Hx分量信号的场强值衰减与传播距离呈现近似线性关系,为无线电波反射成像算法奠定理论基础。其次,在模型中距巷道5、10、15、20、25、30 m处设置断层异常区。与正常无断层煤层相比:Hx分量场强值在断层处会发生数值突变,场强值先增大再减小,并且随着断层距巷道距离的增大反射场强值整体减小;当断层距巷道25 m以后,场强值变化不明显。最后,利用某煤矿工作面进行现场试验。试验采用0.965 MHz的频率进行整条巷道的无线电波反射探测,探测结果中地质异常附近无线电波场强值异常升高,显示出明显的直达波和反射波相叠加的现象。通过回采揭露验证,场值异常处与断层位置吻合较好,试验取得良好的效果。综上所述,无线电波在正常煤层巷道中场强值衰减与传播距离呈近似线性关系,当工作面内存在构造异常时会产生直达波和反射波相叠加的现象,其场值会发生跳跃升高。采用反射无线电波法进行煤层工作面地质异常探测具有可行性和有效性,为煤层工作面地质构造探查提供一种新的方法和思路。