地質(zhì)雷達(dá)檢測在煤礦坑道地質(zhì)病害超前預(yù)報中的應(yīng)用

黃細(xì)江

（貴州煤田黔中地質(zhì)咨詢有限公司，貴州金陽 550001）

從實踐狀況來看，我國的大部分煤礦礦區(qū)都存在于地質(zhì)災(zāi)害出現(xiàn)頻繁的地區(qū)。尤其是在圍繞煤礦坑道展開開采工作的過程中，其很可能導(dǎo)致一系列事故問題的發(fā)生，包括底板突水地面塌陷等，這不僅會導(dǎo)致公眾的生命健康受到嚴(yán)重威脅，同時也會在很大程度上導(dǎo)致我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到影響，甚至可能帶來極大的社會惡劣影響。因此為了能夠提前預(yù)報不良地質(zhì)的目的，為未來工作提供煤礦坑道地質(zhì)的病害預(yù)防精確資料，這也是我國高新技術(shù)深入化發(fā)展的趨勢。

1 煤礦坑道地質(zhì)病害

在一般情況下，根據(jù)自然、非自然原因的劃分角度可以將地質(zhì)病害科學(xué)劃分為原發(fā)性、誘發(fā)性兩種病害[1]。大部分出現(xiàn)原發(fā)性病害的地質(zhì)體主要由相關(guān)物質(zhì)構(gòu)成，同時在巖土的結(jié)構(gòu)、產(chǎn)出狀態(tài)方面存在先天不足的情況。并且同樣有種種病態(tài)情況出現(xiàn)在自然狀態(tài)下?？陀^上來說，這一類病害才是人們所指的工程地質(zhì)病害，該病害的出現(xiàn)原因除了包括源于地質(zhì)條件自身的原因以外，也包括其他工程所作出的誘發(fā)性原因。

2 地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)

地質(zhì)雷達(dá)檢測，其本質(zhì)上是一種應(yīng)用于明確地下介質(zhì)分布的光譜電磁技術(shù)，屬于無損探測技術(shù)[2]。在實踐工作中，可以將電磁波脈沖的地下傳播原理作為核心進(jìn)一步開展工作，同時由對應(yīng)的天線來傳遞出電磁波脈沖，在完成地下介質(zhì)界面反射過后，主要由接收天線作為接收，隨后再系統(tǒng)性記錄有關(guān)信號，并以圖像形式進(jìn)行顯示。最終依據(jù)對應(yīng)接收波的幅度旅行時間等因素，進(jìn)一步由介質(zhì)結(jié)構(gòu)作出推斷[3]。針對地質(zhì)雷達(dá)來說，其具備較為出色的全天候、天時工作能力，并且具備較為出色的煤礦坑道穿透性，可以通過觀測視角的多元化調(diào)節(jié)，進(jìn)一步明確觀察到目標(biāo)地物自身的空間結(jié)構(gòu)以及相關(guān)形態(tài)。

3 實踐應(yīng)用

3.1 煤礦坑道狀況

對于某礦坑道地區(qū)而言，本身處在侵蝕低山地貌區(qū)，并且展現(xiàn)出北西面向條形展布的形式，同時具備較為復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造[4]。其中有斷裂構(gòu)造帶通過，并且?guī)r溶呈現(xiàn)出較為發(fā)育的趨勢。存在于煤礦坑道區(qū)域內(nèi)的大多為基巖出露。依據(jù)過往掌握的該坑道實踐狀況。同時綜合考慮不良地質(zhì)體分布因素，進(jìn)一步針對圍巖類別作出細(xì)致化預(yù)測，為后續(xù)開采支護(hù)方案的實行和落實作出充分的技術(shù)支持[5]。

3.2 煤礦坑道地質(zhì)雷達(dá)檢測

①富水帶檢測

在針對該煤礦坑道的k24+540 位置做出深入性探測時，這一情況的地質(zhì)雷達(dá)圖呈現(xiàn)無繞射、強反射、波形紊亂的問題，與此同時這一過程中電磁波展現(xiàn)出相對較快的衰減速度[6]。同時以具象化的地質(zhì)狀況作為基礎(chǔ)，最終推測出在前方5～12m 的范圍內(nèi)屬于富水帶，并且其中圍巖具備相對較高的含水量。在探測過后經(jīng)由開挖驗證過后，發(fā)現(xiàn)這一部分的巖體相對濕潤，其中的地下水展現(xiàn)出線流狀的形態(tài)。

②探測斷層破碎帶

在圍繞該處煤礦坑道的k24+585 區(qū)域展開探測時，存在于地質(zhì)雷達(dá)圖像當(dāng)中的反射波相較于同相軸而言產(chǎn)生出多次錯斷的問題，并且其中的局部界面發(fā)生了十分劇烈的反射情況。并且對應(yīng)的反射面周邊波幅大幅度提升，因此相應(yīng)的電磁波頻率也會展現(xiàn)出極大的變化趨勢。通過充分結(jié)合實際地質(zhì)狀況，此處可以預(yù)測在0位置前方3～14m的位置處表示為破碎帶，并且圍巖區(qū)域可能會經(jīng)受到來源于地質(zhì)構(gòu)造的影響，其實際展現(xiàn)出的穩(wěn)定性相對較低。在探測過后完成開挖驗證，這一過程中的巖體節(jié)理裂隙相對較為發(fā)育，并且圍巖也表現(xiàn)出塊碎化的形狀。同時在對應(yīng)工作面的過斷層過程中，必須通過落實相關(guān)安全技術(shù)措施，同時從根本上提升斷層帶的支護(hù)密度，最終縮小原有斷層帶的柱距，直到其距離在500～600mm 的范圍內(nèi)。同時充分結(jié)合施工現(xiàn)場實踐狀況，工作人員可以在切頂線位置做出加強支護(hù)，這里可選擇運用戧柱或是戧棚。同時進(jìn)一步強化破碎帶、斷層帶的頂板插背，在真正頂上小板過后則需確保插背完好，同時一旦發(fā)生頂空情況則需要應(yīng)用大料插背接頂，不可出現(xiàn)頂空情況。同時在圍繞破碎帶、斷層等實行打眼放炮操作的情況下，必須應(yīng)用少裝藥、密打眼，放小炮的形式展開，不可實行大面積放炮。同時在完成破碎帶、斷層等區(qū)域的放炮工作過后，需要立刻進(jìn)行支護(hù)的掛設(shè)，同時根據(jù)現(xiàn)場實踐情況，周期性地打上貼幫柱，隨后才可繼續(xù)進(jìn)行下一炮。并且在要在相同小組內(nèi)展開斷層帶的作用，同時派遣一些經(jīng)驗豐富、具備較強責(zé)任心的工作人員進(jìn)行這一段的作業(yè)，同時由班長親自進(jìn)行指揮，確保其能夠負(fù)責(zé)進(jìn)行該段的安全質(zhì)量工作，如果存在不穩(wěn)定安全隱患的問題，則需要針對其展開組織處理。

③探測裂隙密集帶

通過圍繞煤礦坑道k24+3000 的位置做出探測，可以最終得出較為典型的雷達(dá)波形圖。并且在7-15m 的區(qū)域內(nèi)，具備組數(shù)相對較多，呈現(xiàn)雜亂、平行狀的反射波。由此可以在推測后認(rèn)定其為巖脈條帶、裂隙密集帶，并且其中的巖體更多地表現(xiàn)為碎石狀壓碎結(jié)構(gòu)，其中的圍巖呈現(xiàn)出十分破碎的形態(tài)。同時在0.7m的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的低速均勻反射波組實際上為白云巖，其表現(xiàn)出塊碎狀鑲嵌結(jié)構(gòu)。根據(jù)實踐狀況可以發(fā)現(xiàn)，本次推測0位置存在于前方的7-15m左右，其可以被劃分為k24+307-k24+315 段，表示為裂隙密集帶。經(jīng)由后續(xù)展開開挖工作后可以驗證發(fā)現(xiàn)，這一區(qū)域的巖層相對薄弱，其巖體的節(jié)理裂隙十分發(fā)育。

3.3 探測效果

在本次研究中的某礦坑道左洞區(qū)域中，共圍繞兩個富水帶進(jìn)行探測，其中存在3 次斷層破碎帶、裂縫密集帶。同時與之相對應(yīng)的雷達(dá)檢測結(jié)果相較于最早開挖的地質(zhì)狀況存有出入狀況。雖然最終經(jīng)由探測的不良地質(zhì)體尺寸大部分相較于實際尺寸較高，但立足于施工角度來說，這與實踐施工需求相滿足。

針對煤礦坑道中存在的不良地質(zhì)情況而言，其應(yīng)盡可能早地做出治理工作，尤其是要在雨季強化檢測工作，盡可能避免地質(zhì)災(zāi)害等問題的出現(xiàn)。并且在防止地質(zhì)災(zāi)害實踐工作中，構(gòu)建起系統(tǒng)化的監(jiān)測網(wǎng)運營，完善地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急工作。

4 結(jié)束語

本文充分結(jié)合在煤礦坑道開挖中很可能產(chǎn)生的不良地質(zhì)情況，同時將地質(zhì)雷達(dá)工作性能作為核心，進(jìn)一步優(yōu)化和完善傳統(tǒng)探測方法，同時立足于地質(zhì)雷達(dá)探測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)一步提出相對應(yīng)的數(shù)據(jù)處理、采集、解釋技術(shù)，最終大幅度強化探測結(jié)果的精確性，為后續(xù)礦區(qū)開采工作的進(jìn)行奠定良好的基礎(chǔ)。