探究探地雷達(dá)在礦山井巷工程超前預(yù)報中的應(yīng)用

歐陽亦渺，陳榮鐺，歐陽后熱

（溫州建峰礦山工程有限公司，浙江 溫州 325807）

近年來隨著我國經(jīng)濟的快速增長，必須要針對礦產(chǎn)資源進(jìn)行全面的分析，從而制定出合理的開采計劃，保證經(jīng)濟社會的穩(wěn)定發(fā)展。但是在礦產(chǎn)資源開采的過程中，如果遇到巖溶、斷層破碎或者含水層等特殊的情況，如果沒有事先進(jìn)行預(yù)防，很容易給礦產(chǎn)資源開采帶來嚴(yán)重影響，甚至?xí)l(fā)安全事故。不僅影響了礦產(chǎn)行業(yè)的正常發(fā)展，而且還會給經(jīng)濟發(fā)展帶來巨大的損失。所以為了能夠有效的針對井巷工程的地質(zhì)因素進(jìn)行全面分析，必須要通過對于井巷工程進(jìn)行超前預(yù)報，根據(jù)判斷結(jié)果來修改設(shè)計方案，保證施工的質(zhì)量。在井巷施工過程中，通過運用探地雷達(dá)技術(shù)，能夠及時的根據(jù)圍巖等級進(jìn)行判斷，從而動態(tài)調(diào)整支護(hù)參數(shù)，盡可能的避免重大事故的發(fā)生，促進(jìn)我國的礦山開采更加安全、經(jīng)濟和高效。

1 探地雷達(dá)的工作原理

探地雷達(dá)具有攜帶方便、操作簡單、效率高、分辨率高、抗干擾強等優(yōu)點，所以能夠在礦山開采中被廣泛的應(yīng)用。尤其是在礦山井巷工程地質(zhì)超前預(yù)報中，能夠集中發(fā)揮出探地雷達(dá)的優(yōu)勢。通過探地雷達(dá)能夠針對所探介質(zhì)的電性差異以及所探物質(zhì)內(nèi)部不可見的目標(biāo)體，或者不同介質(zhì)分界面進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，屬于電磁技術(shù)的一種。在工作的過程中，探地雷達(dá)能夠發(fā)射高頻電磁波，并且利用寬頻帶脈沖的形式，針對所探物體進(jìn)行耦合，針對所探物體內(nèi)部的電性差異，以及不同介質(zhì)對于電磁波產(chǎn)生的不同反射進(jìn)行判斷。通過利用計算機，將不斷變化的波形信號轉(zhuǎn)變?yōu)閳D形進(jìn)行記錄，有效的判斷目標(biāo)物體的物理特征，總體上說，探地雷達(dá)技術(shù)能夠運用光學(xué)原理，針對所探物體的目標(biāo)和介質(zhì)界面進(jìn)行電磁波的定位反射作用，并且利用回波雙程旅行時間以及介質(zhì)的傳輸速度進(jìn)行分析，從而針對目標(biāo)體的性質(zhì)特征進(jìn)行綜合判斷。

2 超前地質(zhì)預(yù)報的流程

2.1 資料搜集

在進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報的過程中，首先必須要針對所探地雷達(dá)的區(qū)域進(jìn)行資料收集，包括區(qū)域的地質(zhì)資料以及相關(guān)文獻(xiàn)，從而明確區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)發(fā)展背景、工程地質(zhì)狀況和水文地質(zhì)條件。其次還應(yīng)該針對井巷施工設(shè)計文件進(jìn)行判斷，明確在施工過程中可能產(chǎn)生的地質(zhì)問題并且及時在設(shè)計方案中進(jìn)行更改，或者提供相應(yīng)的預(yù)防措施。

2.2 地質(zhì)編錄

地質(zhì)編錄就是通過對于井巷或者隧道內(nèi)部的圍巖進(jìn)行初步的判斷，明確區(qū)域內(nèi)地層巖性地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及巖層分布狀況等，還要針對地下水資源進(jìn)行分析。利用超前探孔資料以及數(shù)碼影像，將數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的編錄，并且對所有的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行跟蹤式管理，從而有效的進(jìn)行動態(tài)監(jiān)管，及時預(yù)測地質(zhì)的變化情況。

2.3 數(shù)據(jù)采集

探地雷達(dá)數(shù)據(jù)采集方式有兩種，一種是點測，另一種是連續(xù)測。在數(shù)據(jù)采集的過程中，通常以點測為主，連續(xù)測為輔。這樣的測量方式能夠更好的針對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗，保證數(shù)據(jù)的可靠性。在數(shù)據(jù)采集的過程中，測線布置應(yīng)該采用兩橫兩豎或者一橫三豎的方式進(jìn)行判斷，也可以根據(jù)區(qū)域內(nèi)的實際情況進(jìn)行靈活更改，但是一定要盡可能的針對軸心位置進(jìn)行測量，從而提高數(shù)據(jù)采集的結(jié)果，增強處理后期數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。

2.4 綜合分析

綜合分析必須要通過相應(yīng)的計算機軟件，針對采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集與整理。通過道標(biāo)準(zhǔn)化、振幅增減、帶通濾波背景消除等一系列的指標(biāo)進(jìn)行判斷，實現(xiàn)轉(zhuǎn)換處理，結(jié)合地質(zhì)編錄來提高檢測的結(jié)果，更好的保證預(yù)防和治理措施的效果。

3 探地雷達(dá)在礦山井巷工程超前預(yù)報中的實際應(yīng)用

3.1 探測儀器

在探測之前必須要結(jié)合實際的工程特點來選擇針對性的探測儀器，從目前來看，最常見的探測雷達(dá)屬于加拿大生產(chǎn)的EKKO—100 地質(zhì)雷達(dá)系統(tǒng)，因為該系統(tǒng)不僅能夠通過數(shù)字步進(jìn)控制電路作為基礎(chǔ)，而且能夠達(dá)到128Hz 的掃描頻率電磁波，還能夠根據(jù)所探介質(zhì)的電性改變相應(yīng)反射。反射波能夠被天線接收放大，對數(shù)據(jù)收集處理后，可以得到不同的地質(zhì)解剖圖，根據(jù)地質(zhì)剖面圖的走勢振幅等相應(yīng)特征，可以判別電性異常的情況。

3.2 巖層含水量的探測

在實際探測的過程中，必須要針對巖層的斷層與層間裂隙進(jìn)行判斷。如果發(fā)現(xiàn)探測范圍內(nèi)的電磁波反射強烈，并且波形沒有規(guī)律，非?；靵y，相軸紊亂次數(shù)比較多，則必須要結(jié)合現(xiàn)場的地址進(jìn)行勘探。如果發(fā)現(xiàn)巖體比較破碎，并且存在褶皺問題，掌子面裂隙水資源豐富，還能夠滲出，則可以判斷該區(qū)域的水資源非常多，所以必須要及時做好排水措施，避免發(fā)生事故。

3.3 圍巖性狀的探測

在針對圍巖探測的過程中，如果探測范圍內(nèi)電磁波反射強烈，圍巖整體性較差，并且存在節(jié)裂隙發(fā)育，在開工的過程中應(yīng)該謹(jǐn)慎掘進(jìn)。按照探測的結(jié)果能夠判斷該區(qū)域的巖石層比較破碎，缺乏整體性，所以在掘進(jìn)的過程中很容易導(dǎo)致整體的穩(wěn)定性下降，為此必須要謹(jǐn)慎掘進(jìn)，或者增加支護(hù)等措施來避免地質(zhì)塌方的問題，保障施工的安全。

3.4 老硐或采空區(qū)探測

在針對采空區(qū)探測的過程中，應(yīng)該判斷探測范圍內(nèi)的同相軸，如果同相軸基本平直，并且電磁波的反應(yīng)不明顯，但是存在反射信號突然增大的可能性，并且同相軸呈現(xiàn)出雙曲線分布的特征，但是波形并不明顯，所以可以推斷該區(qū)域內(nèi)可能存在大量的空氣。所以能夠基本斷定該處為采空區(qū)。

4 探地雷達(dá)在礦山井巷工程超前預(yù)報中的注意事項

4.1 加強探地雷達(dá)規(guī)劃

地質(zhì)超前預(yù)報作為超前預(yù)報工作的重要補充，通過應(yīng)用探地雷達(dá)技術(shù)，能夠準(zhǔn)確識別掌子面前方地址，具體的分布情況，并且針對不良地質(zhì)條件進(jìn)行充分的預(yù)判，有效避免工程采礦事故的發(fā)生，由于地質(zhì)條件復(fù)雜多變，而且介質(zhì)分布不均勻，很容易造成電磁波的傳播存在差異。通過運用后期軟件處理技術(shù)，能夠有效提高探地雷達(dá)的預(yù)報精度，為了保證雷達(dá)預(yù)報的精準(zhǔn)度更高，在后期處理的過程中，可以進(jìn)行深度的修正。首先在超前預(yù)報的過程中，由于涉及到的內(nèi)容非常多，并且在具體實施的過程中，很容易出現(xiàn)意外情況而導(dǎo)致礦產(chǎn)探地雷達(dá)的工作發(fā)生變化，所以在地質(zhì)礦產(chǎn)探地雷達(dá)之前必須要嚴(yán)格進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃和長期規(guī)劃。確?？辈爝^程能夠科學(xué)合理，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。其次在探地雷達(dá)作業(yè)的過程中，必須要嚴(yán)格根據(jù)自然的實際情況和變化規(guī)律，并且充分發(fā)揮人的主動性，在探地雷達(dá)的過程中要學(xué)會變通。不僅要對勘察的目的進(jìn)行明確分析，還應(yīng)該將勘察結(jié)果進(jìn)行科學(xué)融合，保證礦產(chǎn)資源探地雷達(dá)作業(yè)與礦產(chǎn)探地雷達(dá)工作符合社會發(fā)展的需求。在礦產(chǎn)探地雷達(dá)的過程中，一定要嚴(yán)格保障探地雷達(dá)技術(shù)室和實際的勘察要求，推動我國地質(zhì)礦產(chǎn)探地雷達(dá)工作的全面發(fā)展。

4.2 做到因地制宜

在超前預(yù)報的過程中，必須要明確自然環(huán)境的實際條件，從而準(zhǔn)確判斷礦產(chǎn)生成的過程。針對地殼運動而導(dǎo)致地質(zhì)環(huán)境的變化結(jié)果進(jìn)行分析，由于地殼的運動很容易造成地質(zhì)斷層，這樣就會造成不同的地理環(huán)境產(chǎn)生不同的礦產(chǎn)資源。所以在進(jìn)行礦產(chǎn)探地雷達(dá)作業(yè)時，應(yīng)該嚴(yán)格按照地區(qū)的實際情況來選擇恰當(dāng)?shù)目辈旆椒?。這就要求在探地雷達(dá)之前，必須要針對區(qū)域的地理環(huán)境進(jìn)行深入詳細(xì)的了解，把握地區(qū)地質(zhì)條件，保證對于礦產(chǎn)資源的實際分布情況進(jìn)行科學(xué)把握。

4.3 保證探地雷達(dá)秩序

必須要嚴(yán)格按照規(guī)律性的特點進(jìn)行分析，加大對于礦產(chǎn)資源的開發(fā)力度，明確探地雷達(dá)秩序，結(jié)合實際的地理位置進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確的判斷。必須要掌握礦產(chǎn)資源的布局特點和分布結(jié)構(gòu)，更好的為勘察工作提供保障，也能夠促進(jìn)超前預(yù)報工作的效率。在實際的探地雷達(dá)作業(yè)中，要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行作業(yè)，提高工作人員的思想道德意識，定期培養(yǎng)作業(yè)人員的操作技術(shù)和探地雷達(dá)水平，讓他們的專業(yè)素質(zhì)能夠符合新形勢下地質(zhì)礦產(chǎn)探地雷達(dá)的要求。

5 結(jié)語

本文通過對于探地雷達(dá)在礦山井巷施工中的應(yīng)用進(jìn)行分析，能夠起到明顯的超前預(yù)警作用，但是由于目前我國的探地雷達(dá)技術(shù)還處于初期的起步階段，依然有很多方面的不足，所以在今后發(fā)展的過程中，必須要加以解決。