3303工作面内构造情况及顶板含水层组水文物探成果报告

(1)射线的长度r(发射点与接收点之间的直线距离)必须大于?/2?，这里?是电磁波在介质中的波长。在目前的仪器和工作面几何条件下，经常使用的电磁波工作频率为1.5 MHz～0.3 MHz，在缩波系数为3时，其波长在70～200 m间，而综采工作面宽一般为180 m，其射线长度在180～200m间，满足r??/2?条件。

(2)电磁波在介质中传播的折射率随距离的变化应足够小，也就是折射率近似为一常数。在实际中，当煤层和顶底板岩层较为均一时，顺层传播的电磁波基本满足这一条件。

(3)波长λ<<πδ，这里?是介质中的趋肤深度。趋肤深度是电磁波能量的有效穿透深度，为δ=2σμω。煤是一种磁性极其微弱的物质，其相对导磁率近似等于1，很显然这个条件也能够满足。

由于综采工作面煤层的倾角都小于25°，发射天线与观测点方向近乎正交，即在θ=900时，式（5-1)变为

eβrH=H0(4-2)

r对(8-2)式两边取对数，经变换后可得

βr=H0Hlnr(4-3)

如图4-2-3所示是一个工作面被网格化后的示意图。把网格化后每个均匀的小块称为一个像素，在此区域内有一条射线yi穿过了衰减系数分别为x1,x2,...,xn的诸像素，并在这些像素上的截距分别为di1,di2,...,din。

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图4-2-3 层析成像剖分示意图

βr=∑dijxj(4-4)

j=1n把式(5-4)代入式(5-2)中可得到第i条射线的方程：

d∑j=1nijxj=yi(4-5)

10lgri(4-6)

这里yi=H0Hi式中Hi──第i次观测的实测场强值；

ri──第i条射线长度，即r=d。

∑ijij=1n若进行多重观测，即用多个波源发射，对每个发射点进行多点接收测量，即可得到如下矩阵方程。

d11d12Ld1nx1y1d21d22Ld2nx2y2=（4-7)

MMOMMMdm1dm2Ldmnxnyn也就是

[D][X]=[Y](4-8)

式中 [D]─m ? n阶系数矩阵，为射线穿过像素的截距。其中D的元素dij是第i次观测中射线被第j个像素的截距。i＝1，2 ?m，m是射线总条数(观测

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次数)。j＝1，2 ?n，n是工作面网格化后像素的个数。

[X]─是n ?1阶未知数矩阵，代表像素的绝对衰减值。

[Y]─ 是n ?1阶常数矩阵，为各观测方式下与实测场强有关的常数。

由于方程(4-8)的建立是基于各像素绝对衰减作用的叠加，因此求得的各像素的绝对衰减系数也就体现了介质的物性。把每个像素的值用图(色块图、灰度图、等值线图或立体图)表示出来，就是所谓的层析图像(如图4-2-3)。

断断层层

图4-2-4 无线电波透视层析成像成果示意图

坑透CT图像直观表示了工作面内电磁波衰减异常的分布情况，根据衰减异常幅度大小、异常形态、范围大小等特征，结合工作面两巷道地质揭露情况及本区地质规律做出相应的解释。一般断层构造的异常表现为条带状，而陷落柱等三维地质异常体往往表现为圆形或椭圆形异常。

4.2.3 参数选取

通过对己61112工作面坑道透视数据的处理分析，得到以下参数： 坑道透视频率465KHz H0＝120dB β＝-0.45dB／m ｒmax＝220～270m

式中： H0──初始场强(dB)； β──吸收系数(dB／m)； ｒmax──最大透视距离(m)。

4.2.4施工布置与数据采集

现场数据采集于2016年1月6日完成。由矿方提前布置好测点，测点自外向切眼方向布置，测点距10m。发射接收时采用定点观测系统，即在工作面一

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巷发射，在对面巷道中扇形接收数据。

4.2.5 现场观测系统布置

根据探测目的和现场实际情况，本次测试工作主要在3303工作面前半段：走向长1500m，倾向长度约150m范围内。采用无线电波透视技术在3303上下顺槽巷道内分别发射和接收。

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