探究探地雷达在矿山井巷工程超前预报中的应用

欧阳亦渺，陈荣铛，欧阳后热

（温州建峰矿山工程有限公司，浙江 温州 325807）

近年来随着我国经济的快速增长，必须要针对矿产资源进行全面的分析，从而制定出合理的开采计划，保证经济社会的稳定发展。但是在矿产资源开采的过程中，如果遇到岩溶、断层破碎或者含水层等特殊的情况，如果没有事先进行预防，很容易给矿产资源开采带来严重影响，甚至会引发安全事故。不仅影响了矿产行业的正常发展，而且还会给经济发展带来巨大的损失。所以为了能够有效的针对井巷工程的地质因素进行全面分析，必须要通过对于井巷工程进行超前预报，根据判断结果来修改设计方案，保证施工的质量。在井巷施工过程中，通过运用探地雷达技术，能够及时的根据围岩等级进行判断，从而动态调整支护参数，尽可能的避免重大事故的发生，促进我国的矿山开采更加安全、经济和高效。

1 探地雷达的工作原理

探地雷达具有携带方便、操作简单、效率高、分辨率高、抗干扰强等优点，所以能够在矿山开采中被广泛的应用。尤其是在矿山井巷工程地质超前预报中，能够集中发挥出探地雷达的优势。通过探地雷达能够针对所探介质的电性差异以及所探物质内部不可见的目标体，或者不同介质分界面进行准确判断，属于电磁技术的一种。在工作的过程中，探地雷达能够发射高频电磁波，并且利用宽频带脉冲的形式，针对所探物体进行耦合，针对所探物体内部的电性差异，以及不同介质对于电磁波产生的不同反射进行判断。通过利用计算机，将不断变化的波形信号转变为图形进行记录，有效的判断目标物体的物理特征，总体上说，探地雷达技术能够运用光学原理，针对所探物体的目标和介质界面进行电磁波的定位反射作用，并且利用回波双程旅行时间以及介质的传输速度进行分析，从而针对目标体的性质特征进行综合判断。

2 超前地质预报的流程

2.1 资料搜集

在进行超前地质预报的过程中，首先必须要针对所探地雷达的区域进行资料收集，包括区域的地质资料以及相关文献，从而明确区域内的地质发展背景、工程地质状况和水文地质条件。其次还应该针对井巷施工设计文件进行判断，明确在施工过程中可能产生的地质问题并且及时在设计方案中进行更改，或者提供相应的预防措施。

2.2 地质编录

地质编录就是通过对于井巷或者隧道内部的围岩进行初步的判断，明确区域内地层岩性地质结构以及岩层分布状况等，还要针对地下水资源进行分析。利用超前探孔资料以及数码影像，将数据内容进行详细的编录，并且对所有的数据信息进行跟踪式管理，从而有效的进行动态监管，及时预测地质的变化情况。

2.3 数据采集

探地雷达数据采集方式有两种，一种是点测，另一种是连续测。在数据采集的过程中，通常以点测为主，连续测为辅。这样的测量方式能够更好的针对采集到的数据进行检验，保证数据的可靠性。在数据采集的过程中，测线布置应该采用两横两竖或者一横三竖的方式进行判断，也可以根据区域内的实际情况进行灵活更改，但是一定要尽可能的针对轴心位置进行测量，从而提高数据采集的结果，增强处理后期数据的精准度。

2.4 综合分析

综合分析必须要通过相应的计算机软件，针对采集到的数据信息进行收集与整理。通过道标准化、振幅增减、带通滤波背景消除等一系列的指标进行判断，实现转换处理，结合地质编录来提高检测的结果，更好的保证预防和治理措施的效果。

3 探地雷达在矿山井巷工程超前预报中的实际应用

3.1 探测仪器

在探测之前必须要结合实际的工程特点来选择针对性的探测仪器，从目前来看，最常见的探测雷达属于加拿大生产的EKKO—100 地质雷达系统，因为该系统不仅能够通过数字步进控制电路作为基础，而且能够达到128Hz 的扫描频率电磁波，还能够根据所探介质的电性改变相应反射。反射波能够被天线接收放大，对数据收集处理后，可以得到不同的地质解剖图，根据地质剖面图的走势振幅等相应特征，可以判别电性异常的情况。

3.2 岩层含水量的探测

在实际探测的过程中，必须要针对岩层的断层与层间裂隙进行判断。如果发现探测范围内的电磁波反射强烈，并且波形没有规律，非常混乱，相轴紊乱次数比较多，则必须要结合现场的地址进行勘探。如果发现岩体比较破碎，并且存在褶皱问题，掌子面裂隙水资源丰富，还能够渗出，则可以判断该区域的水资源非常多，所以必须要及时做好排水措施，避免发生事故。

3.3 围岩性状的探测

在针对围岩探测的过程中，如果探测范围内电磁波反射强烈，围岩整体性较差，并且存在节裂隙发育，在开工的过程中应该谨慎掘进。按照探测的结果能够判断该区域的岩石层比较破碎，缺乏整体性，所以在掘进的过程中很容易导致整体的稳定性下降，为此必须要谨慎掘进，或者增加支护等措施来避免地质塌方的问题，保障施工的安全。

3.4 老硐或采空区探测

在针对采空区探测的过程中，应该判断探测范围内的同相轴，如果同相轴基本平直，并且电磁波的反应不明显，但是存在反射信号突然增大的可能性，并且同相轴呈现出双曲线分布的特征，但是波形并不明显，所以可以推断该区域内可能存在大量的空气。所以能够基本断定该处为采空区。

4 探地雷达在矿山井巷工程超前预报中的注意事项

4.1 加强探地雷达规划

地质超前预报作为超前预报工作的重要补充，通过应用探地雷达技术，能够准确识别掌子面前方地址，具体的分布情况，并且针对不良地质条件进行充分的预判，有效避免工程采矿事故的发生，由于地质条件复杂多变，而且介质分布不均匀，很容易造成电磁波的传播存在差异。通过运用后期软件处理技术，能够有效提高探地雷达的预报精度，为了保证雷达预报的精准度更高，在后期处理的过程中，可以进行深度的修正。首先在超前预报的过程中，由于涉及到的内容非常多，并且在具体实施的过程中，很容易出现意外情况而导致矿产探地雷达的工作发生变化，所以在地质矿产探地雷达之前必须要严格进行科学规划和长期规划。确保勘察过程能够科学合理，符合相关标准。其次在探地雷达作业的过程中，必须要严格根据自然的实际情况和变化规律，并且充分发挥人的主动性，在探地雷达的过程中要学会变通。不仅要对勘察的目的进行明确分析，还应该将勘察结果进行科学融合，保证矿产资源探地雷达作业与矿产探地雷达工作符合社会发展的需求。在矿产探地雷达的过程中，一定要严格保障探地雷达技术室和实际的勘察要求，推动我国地质矿产探地雷达工作的全面发展。

4.2 做到因地制宜

在超前预报的过程中，必须要明确自然环境的实际条件，从而准确判断矿产生成的过程。针对地壳运动而导致地质环境的变化结果进行分析，由于地壳的运动很容易造成地质断层，这样就会造成不同的地理环境产生不同的矿产资源。所以在进行矿产探地雷达作业时，应该严格按照地区的实际情况来选择恰当的勘察方法。这就要求在探地雷达之前，必须要针对区域的地理环境进行深入详细的了解，把握地区地质条件，保证对于矿产资源的实际分布情况进行科学把握。

4.3 保证探地雷达秩序

必须要严格按照规律性的特点进行分析，加大对于矿产资源的开发力度，明确探地雷达秩序，结合实际的地理位置进行科学准确的判断。必须要掌握矿产资源的布局特点和分布结构，更好的为勘察工作提供保障，也能够促进超前预报工作的效率。在实际的探地雷达作业中，要严格按照相关规定进行作业，提高工作人员的思想道德意识，定期培养作业人员的操作技术和探地雷达水平，让他们的专业素质能够符合新形势下地质矿产探地雷达的要求。

5 结语

本文通过对于探地雷达在矿山井巷施工中的应用进行分析，能够起到明显的超前预警作用，但是由于目前我国的探地雷达技术还处于初期的起步阶段，依然有很多方面的不足，所以在今后发展的过程中，必须要加以解决。