復雜結構煤層電磁波CT探測研究.pdf

1、論文從理論、技術方法上和現場試驗方面研究了電磁波CT探測技術，取得了良好的效果，為煤礦安全生產提供保障。現總結如下：
　　1.通過對BPT，ART，SIRT三種算法的比較，確定SIRT方法為圖像重建最優(yōu)算法：其重建圖像的距離測量值比其他兩種方法相應的圖像距離測量值小，迭代次數少，迭代收斂性好，收斂速度快，而且對投影數據誤差的敏感度小。
　　2.通過對工作面不同地質情況電磁波傳播的分析，得出如下結論：
　?。╝）發(fā)、收工

2、作巷道在同一煤層中,則電磁波可沿著煤層層理傳播；
　?。╞）厚煤層時，兩巷道分別靠近頂、底板布置，則發(fā)、收點連線與巖層有一夾角Φ，如果Φ>30時，煤層的各向異性影響要考慮；
　　（c）發(fā)、收巷道之間存在斷層,則電磁場強度主要反映電磁波傳播過程中的煤層被斷開以及巖石分布；
　　(d)工作面中存在褶曲情況，背斜時煤層底板和向斜時煤層頂板對電磁波傳播的影響依褶曲幅度大小而變化，褶曲幅度越大則影響越大；
　?。╡）褶曲構

3、造和分層開采的影響所形成的煤厚變化情況，煤厚變化對電磁波傳播影響較大時，通過吸收系數成像可以圈定煤厚變化趨勢，同時通過局部點的已知煤厚則可半定量、定量標定煤層等厚線圖；
　　（f）工作面中有隱伏陷落柱存在和火成巖侵入體存在時，通過吸收系數成像可以準確圈定這些不良地質體范圍。
　　3.通過對斷層、陷落柱、煤層厚度變化等不同異常體電磁波場特征識別，得出如下結論：
　　（a）斷層的異常特征：透視曲線上的反映一般是η<-3的低

4、值異常。
　　斷層的落差變化不大時，電磁波穿越斷層時，衰減增大，曲線變陡；而穿過斷層后，場強又基本按正常煤層吸收系數衰減η曲線由在正常煤層中近于0dB，過斷層衰減一定數量后，又在某一值左右上下擺動。
　　接收距離的加大與斷層落差減小的方向一致時，看到穿過斷層后η曲線會慢慢回升，脫離斷層尖滅點后，η值將近等于0db。
　　接收距離增大和斷層落差增大方向一致時，穿過斷層后η曲線上的負值將越來越遠離0dB
　?。╞）陷

5、落柱的異常特征：透視距離關系呈半漏斗或“V”字形?，F場中，進入陷落柱時往往η<-20dB，煤與陷落柱的交界面η曲線上反映出一個拐點。當發(fā)射機靠近陷落柱一側透視時，就會出現大范圍的陰影區(qū)，η曲線在低值區(qū)擺動。
　?。╟）煤層厚度變化的異常特征：當煤厚變化不太大(當然也不是微小變化)，而影響范圍較大或呈條帶狀時，其異常曲線與陷落柱相似。由于頂、底板壓力造成的厚度變化時，異常反映明顯；對于沖刷或其它構造成的煤厚變化，也有不同程度的異常反

6、映，通過透視，可以確定其位置和范圍。
　　4.通過對復雜結構煤層現場探測試驗，采用WKT-D型坑透儀，設計觀測系統，布置工程，針對井下人體干擾、金屬支架、電纜等不同干擾因素，提出了邊掘邊挖、遠離金屬導線等解決方法，同時為了檢驗數據質量以及背景干擾的變化情況，設置了重復觀測；經過數據采集、處理，根據成像衰減系數色譜圖，識別了不同地質異常體電磁場特征，探明了13個異常區(qū)，圈定了工作面隱伏斷層，劃出了煤層厚度變薄區(qū)，電磁波CT探測技術應

7、用效果良好，具有很好的推廣價值。
　　展望：電磁波CT探測技術綜合利用了電磁波傳播理論、SIRT算法圖像重建、場強計算、綜合曲線解釋、不同地質異常體特征識別等理論、算法、解釋手段，在探測工作面地質構造方面取得了良好的地質效果，尤其對復雜結構煤層的探測，為礦井安全的預測技術提供了實用的手段，具有廣闊的應用前景，但是有些構造在某些條件下，異常曲線較難分辨，有待于進一步深入的研究。如何確切地分辨地質構造的異常曲線，需要在以后的研究過程中