第五讲（无线电波透视）.ppt

一．引 言 一些煤矿地质条件比较复杂，无论是地质构造、煤层稳定性、水文地质条件以及矿井瓦斯等变化都比较大，成为制约矿井安全与生产的主要控制因素。近年来很多矿务局为了满足综采地质工作需要, 进行了井下综采工作面内的无线电波坑道透视试验与推广应用工作, 较成功地探测出了综采工作面内的断层、冲刷、陷落柱、“门帘石”、火成岩墙、小褶皱、瓦斯聚集带、煤层分叉合并区等多种地质异常体, 较好地指导了综采生产。 一．引 言 该方法最初的设想是由前苏联科学院院士A· A· 彼得罗夫斯基在20 年代提出的，开始称为阴影法，意即利用良导矿体对电磁波的强烈吸收造成的“阴影”来寻找井间或坑道间的盲矿体。后来又称为无线电波透视法、井中无线电波法。 70 年代中期，美国已故测井专家R· J· Lytle 等人率先把层析技术应用于钻孔电磁波法的数据处理，推动了全球范围内电磁波CT 的研究和应用，也进一步促进了钻孔电磁波法的推广和提高。 一．引 言 无线电波透视法：是利用探测目标与周围介质之间的电性差异来研究、确定目标体位置、形态、大小及物性参数的一种井中物探方法。所用的频率属于高频频段，一般为一百千赫至几十兆赫。无线电波透视法研究的是辐射场，它可以在真空及各种介质中传播。 无线电波透视法就是通过研究电磁波在钻孔或坑道间传播特性和被介质吸收的情况来寻找、圈定各种目标的。 一．引 言 通常情况下，煤层和顶底板岩石对高频电磁波的吸收作用是不同的。低电导率的岩石对电磁波能量吸收作用大,因而接收的信号(即场强) 较弱，而高阻煤层吸收作用小，接收的信号强。断层破碎带、陷落柱等则会使电磁波产生反射、折射和吸收，属低电阻体(高电导率) 。 在无限均匀、各向同性介质中, 距电磁波辐射源距离 r处的电磁场强度H 为: β是影响场强辐射的主要参数, 场强是以e-βγ呈指数规律随r衰减的, β越大, 场强衰减越快。 　在均匀各向同性介质中, 实测场强等于理论场强, 即 H = H0 , η = 1 , lg η = 0 但是, 由于煤层的非均一性, 一般η值接近1(或0) 而不等于1 (或0) 。当遇到η值远离1 或0时, 即出现负分贝值, 说明在透视距离内, 遇到了地质异常体, 据η值的变化, 并参考实测强场H和理论场强H0 曲线, 分析异常体的性质并对其进行解释。 　根据在η值曲线上显现的异常, 可确定出异常体的边界点(或中心点) , 将边界点(或中心点)与对应的发射点相连, 此线表示异常体的几何阴影范围(或中心点) 。根据多条这样的连线交汇, 就可圈定出异常体的大致轮廓。这种方法简便而直观, 可以在现场快速作出初步推断。 根据工作环境，无线电波透视法分为钻孔电磁波法和坑道电磁波法。前者按工作方式，又可分为单孔、双孔、三孔和地—井方式；后者又有同步法和定点法两种. 在实际透视工作前, 还要选择一种适合实际情况的观测方法, 这一点很重要。关系到工作的成功与否。 用同步法观测时, 发射天线和接收天线分别位于不同的巷道中, 同时作等距离移动, 逐点发射和接收。当工作面长度较大, 且两条巷道基本平行, 人工干扰体又不能彻底消除的情况下, 就可以选择用同步法进行观测。采用这种观测方法, 因为透视距离大体相等, 各处干扰情况相近, 接收的又是穿煤层而过的直接波, 避免接收各种干扰体形成的绕射、反射、散射波, 可确保接收场强值的真实可靠性, 有利于资料的分析。但是用这种方法观测容易形成盲区, 有漏测的可能。 用定点法观测时, 发射机的位置在一定的时间内相对固定, 接收机在一定的范围逐点观测其场强值, 即定点发射, 多点接收。当工作面长度不大, 形状不规则, 人工干扰体又可排除的情况下，就可以选择用定点法进行观测。采用这种观测方法, 可对工作面全面覆盖两次, 不留盲区, 并能运用两巷定点交汇法, 根据坑透综合曲线图, 具体确定地质异常体的性质和空间位置及大小, 便于有目的地进行钻探验证, 且投资少, 见效快。定点法是井下常用的观测方法。 无论资料是计算机处理还是人工地质解译，都需要事先知道一些参数，如波源的振幅因子，围岩的吸收系数和位相常数、正常场等等。由于介质的不均匀性，要精确地确定这些常数是困难的，通常采用一些行之有效的估算方法估算参数，如估算波源振幅因子和围岩吸收系数的两点法、图解法、线性叠代拟合方法等。 要从观测曲线上划分出异常场，必须首先考虑构成异常的量的标准，即超过正常场的最低限度。随着探测对象地质条件的改变，这个标准有所不同。划分异常的方法有阴影法、比较法、射线法等等。 异常的定位是指粗略地勾画出异常的轮廓，或者异常的中心位置。限于目前钻孔电磁波法的实际水平，要准确地确定异常的位置和形态还比较困难。异常的定位主要有交会法和综合平面法。 在