探地雷達(dá)在礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查中的應(yīng)用探討

摘要：社會的發(fā)展與生存離不開對礦產(chǎn)資源的開發(fā)及利用，我國作為發(fā)展中國家，同時也是礦業(yè)大國，每年對于礦產(chǎn)資源的消耗量極大，并且在未來較長的一段時間大部分的原材料與能源依然需要依靠礦產(chǎn)資源。由于我國幅員遼闊，地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)，因而具有影響大、分布廣以及損失嚴(yán)重等特點。在地質(zhì)災(zāi)害中，礦山地質(zhì)災(zāi)害作為其中的一項分支，其發(fā)生的原因主要由人類開采礦山而導(dǎo)致我國作為采礦大國，但在礦山開采的過程中由于開采設(shè)備與技術(shù)較為落后，因而導(dǎo)致近年來我國礦山開采的環(huán)境逐漸惡化，重大地質(zhì)災(zāi)害也明顯增加。除此之外，對于礦產(chǎn)資源的開發(fā)不可避免地會對地貌、地形以及巖層構(gòu)造造成改變，并且對原有狀態(tài)造成破壞，最終導(dǎo)致礦山地質(zhì)環(huán)境出現(xiàn)災(zāi)害。雷達(dá)作為礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查的技術(shù)手段，能夠為礦山地質(zhì)環(huán)境的評價提供大量數(shù)據(jù)及信息。鑒于此，本文對探地雷達(dá)施測原理進(jìn)行簡要分析，并在此基礎(chǔ)上探討礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查中探地雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：探地雷達(dá)；礦山地質(zhì)；開采設(shè)備；開采技術(shù)；環(huán)境調(diào)查

對于礦山生產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境保護進(jìn)行前瞻性工作的前提在于礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查，此項工作能夠為礦山生態(tài)系統(tǒng)提供相關(guān)資料，同時也能夠為環(huán)境治理提供依據(jù)。探地雷達(dá)作為屬于光譜電磁技術(shù)無損探測儀器，其在實際應(yīng)用的過程中具有探測效率及分辨率高、成本低等優(yōu)勢而被逐漸地應(yīng)用于淺部地球物理勘探手段。隨著近年來信息技術(shù)的發(fā)展，探地雷達(dá)探測技術(shù)的探測精度、信息采集以及數(shù)據(jù)存儲等方面均得到了進(jìn)步，在地質(zhì)災(zāi)害及勘探等多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。因此，在礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查中探地雷達(dá)技術(shù)也得到了較好的應(yīng)用效果，本文研究旨在為拓寬探地雷達(dá)應(yīng)用范圍進(jìn)行分析，以進(jìn)一步提高我國礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查的技術(shù)水平。

一、探地雷達(dá)工作原理

地雷達(dá)又可以被稱之為地質(zhì)雷達(dá)與透地雷達(dá)，其工作原理是在不同介質(zhì)中根據(jù)電磁波傳播所存在的電性差異。其工作方式首先是通過發(fā)射天線向目標(biāo)體發(fā)射高頻電池脈沖波，電磁波當(dāng)經(jīng)過目標(biāo)體的表面后便會產(chǎn)生一系列的電性變化，出現(xiàn)漫射或反射的狀況或者，對于反射電磁波主要是利用接收天線進(jìn)行接收，但在傳統(tǒng)的過程中電磁波會隨著目標(biāo)體的幾何形態(tài)與電磁性質(zhì)變化而變化，如此我們便能夠通過電磁波接收的電性特征與時間等信息對目標(biāo)體的特征信息進(jìn)行確定。通常情況下，探地雷達(dá)對介質(zhì)的探測方式是利用發(fā)射與接收電磁波，并不會損傷及破壞介質(zhì)，因而也稱其為無損探測。與其他地球物理方法相比，探地雷達(dá)因其所具有的攜帶方便、設(shè)備輕便、數(shù)據(jù)采集速度快、分辨率高以及圖像直觀可見等特點在市政環(huán)保、交通領(lǐng)域及災(zāi)害防治等多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

二、礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查中探地雷達(dá)應(yīng)用

（一）探測對象

礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查過程中，影響礦山地質(zhì)環(huán)境的對象因素均為目標(biāo)對象，也就是異常區(qū)。具體的探測對象主要包括以下五個方面：①地質(zhì)條件，比如裂隙、斷層以及陷落柱等；②水文地質(zhì)條件；③礦業(yè)生產(chǎn)活動，主要包括礦山開采的過程以及開采后地應(yīng)力壓力的變化情況，同時還包括地下水的分布與變化情況等；④地質(zhì)災(zāi)害與生態(tài)環(huán)境破壞，比如壓占、裂縫、塌陷地、水污染以及采煤空洞等；⑤其他工程。

（二）探測流程

目標(biāo)對象雷達(dá)數(shù)據(jù)解釋與分析主要流程為：雷達(dá)探測——處理成果剖面——波相特征分析——異常識別——目標(biāo)對象識別——對象特征解釋——圖表輸出。在此過程中，探地雷達(dá)探測的最終目的為目標(biāo)對象識別和對象特征解釋，對波相特征進(jìn)行分析與解釋的主要依據(jù)為已有的目標(biāo)電性特征以及異常區(qū)存在范圍、影響波及等因素，以便能夠完整地獲取目標(biāo)對象的特征信息。具體方式如下：①探地雷達(dá)探測斷層和溶洞，斷層及斷層影響范圍與完整巖體結(jié)構(gòu)相比，其具有較大的孔隙度，同時明顯的提高了其含水性與透水性，電阻率較低，充填或者非充填溶洞，由于充填堆積物與完整的巖體結(jié)構(gòu)之間的物理特征存在一定成差異，從而便導(dǎo)致其表現(xiàn)的電性特征差異顯著。除此之外，探測烏當(dāng)斷層，并且比較其與實際地質(zhì)剖面情況。②探地雷達(dá)探測煤礦淺埋采空區(qū)，煤層采空區(qū)表現(xiàn)的地球物理特征為在原有煤層地層中，煤層與頂板巖層之間的介電常數(shù)存在非常明顯的差異。而當(dāng)煤層進(jìn)行開采后，電性差異所引起的雷達(dá)反射波特征會出現(xiàn)減弱或消失狀況，根據(jù)冒落特性能夠提前選擇雷達(dá)探測地球物理特征。③探地雷達(dá)在探測近地表水量變化的過程中通常采取多偏移距法來獲取近地表水深度變化速度及數(shù)據(jù)，進(jìn)而能夠?qū)^(qū)域的近地表水含水量變化信息進(jìn)行解釋。此種探測方法屬于一種高效且快速的地球物理探測技術(shù)，在實際探測的過程中能夠根據(jù)雷達(dá)探測結(jié)果，對近地表水實施剖面擬合，推算并且反演局部體積含水量。

三、結(jié)論

綜上所述，經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護在我國現(xiàn)代化的建設(shè)中處于矛盾位置，這就要求在社會與經(jīng)濟發(fā)展中應(yīng)該實行統(tǒng)籌兼顧及全面規(guī)劃的方針措施，其中促進(jìn)環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的有效措施為環(huán)境質(zhì)量評價。隨著礦山地質(zhì)環(huán)境的頻發(fā)，我國對于礦山安全及其環(huán)境問題予以了高度的重視，礦山地質(zhì)環(huán)境影響評價不僅在抗災(zāi)減災(zāi)防災(zāi)工作中發(fā)揮其重要作用，同時也在一定程度上奠定了地質(zhì)災(zāi)害危險性評估走向成熟，并且為我國工程建設(shè)與政府決策工作提供了一定的指導(dǎo)依據(jù)。鑒于此，這就要求在礦山地質(zhì)環(huán)境的影響評價中有效地結(jié)合環(huán)境評價與探地雷達(dá)技術(shù)，此種方式能夠為礦山地質(zhì)環(huán)境影響評價提供大量數(shù)據(jù)信息，從而提高調(diào)查結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，起到保護礦山環(huán)境的重要作用。

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作者簡介：王小寧（1985），女，漢族，吉林吉林人，工程師，礦產(chǎn)資源勘查。