地质雷达的煤巷超前地质探测应用研究.pdf

技术研究 140 2016年第3期 1 工程概况 井工三矿位于平朔矿区的西北部，地形比较平坦，主 体构造为一平缓的向斜构造。主要含煤地层为石炭系上统 太原组，煤层平均总厚27.11 m，含煤系数26，估算资源 储量的可采煤层为4、6、9、10、11号煤层，其中4号煤平 均厚10.35 m，9号煤平均厚11.82 m。煤层赋存条件稳定， 储量可靠，矿井瓦斯含量低，各种开采技术条件较好。 井工三矿矿井水的主要来源是地表水和大气降水的渗 透补给，主采4＃、9＃、11＃煤层，主要充水含水层为煤层 顶板砂岩裂隙含水层，在井田西南部补给条件好，补给水 源充沛，富水性强～极强，采掘工程中矿井安全受水害威 胁，防治水工程量较大。 2 测线布置与数据采集 2.1 实验仪器 此次现场探测试验采用中国矿业大学（北京）开发的 ZTR12矿用本安型防爆地质雷达，天线的中心频率为100 MHz天线。 2.2 测线布置 根据井下的现场作业条件，在井工三矿该联络巷共 布置测线6条，分别自回风大巷乖点A向两个方向延伸布 置，以A点为测线起点。 2.3 数据采集 根据上述测线布置图，在该巷道内进行雷达数据的采 集，其中测量视窗设置为520ns。测量数据采集记录表如 表1所示 表1 数据采集记录表 序号测线位置文件名测线长度/m备注 1 回风大巷左侧帮 File71（C测区）63有干扰 2 File72（D测区）63 有干扰 File73（D测区）18 3File77（C测区）45有干扰 4File78（C测区）45有干扰 5 回风大巷右侧帮 File74（E测区）71有干扰 6 File75（F测区）12 有干扰 File76（F测区）36 3 数据处理与结果分析 3.1 数据处理 对采集的地质雷达数据需要进行一系列处理，才能获 得良好效果的图像，从而进行数据的解译。图像处理的方 式基本上有两种首先是直接去除干扰来提取有效信号， 其次是提取干扰信号，从而设法将提取的干扰信号进行相 位取反叠加原始信号，从而达到去噪目的[1-3]。地质雷达 干扰信号很多，也很复杂，需要进行多种方法处理，而且 处理需要有针对性，才能有效提高信噪比。 探测区域内各目标物的地球物理特征决定了电磁波在 其中传播的的形态，电磁波的反射、折射及透射随不同的 传播媒介呈现出不同的的形态，其中，目标物的介电常数 是雷达数据解释的重要依据，介电常数差异形成的电磁波 反射特征正是煤层与煤矸石、围岩层面及煤层（围岩内 部）完整性、结构性变化的主要依据。空洞、围岩富水、 积水、围岩扰动等缺陷与水、空气的存在密切相关[4]。 3.2 结果分析 F74测线结果。回风大巷A点（测线布置示意图中所 标注的A点）为地质雷达探测工作面起点（右侧帮）。探 测结果为距起点约47～52m、深度约9.5～16.5m，雷达 信号低频成分丰富，初步判断为裂隙水含量相对较大；距 起点约70～74m、深度约7.3～16.5m，雷达信号反射波能 量较强，同相轴杂乱，初步判断为相对破碎且裂隙水含量 较大；距起点约77～80m、深度约6～15m，雷达信号反射 波能量较强，同相轴杂乱，初步判断为相对破碎且裂隙水 含量较大。 4 结束语 本次探测受周围环境干扰较大，部分测线数据较少， 给处理和解释带来较大难度，同时缺少可供参考和标定的 相关地质资料，因此以上探测结果待掘进验证后，再结合 已知资料进行进一步的详细深入分析。同时在生产过程 中，提前采取安全保护措施，保障施工安全。 参考文献 [1] 杨天春， 周勇 . 超前探测中探地雷达应用与结果的 处理分析 [J]. 工程地质学报， 2010（6） 971-975. [2] 梁庆华 . 矿井探地雷达井下快速超前探测与数据分 析 [J]. 物探化探计算技术， 2011（5） 531-535. [3] 宋劲， 吴燕清， 胡运兵等 . 探地雷达在煤巷超前探测 中的应用 [J]. 矿业安全与环保， 2007（2） 37 [4] 邓春为， 李大洪 . 地质雷达资料解释方法综述 [J]. 矿 业安全与环保， 2004（6） 23. 地质雷达的煤巷超前地质探测应用研究 章立天 陈亚敏 北京中煤建机电设备有限公司 北京 102218 摘要本文针对井工三矿存在的地质异常问题，采用地质雷达进行探测实验研究。经过详细的测线布置，对井工三矿 联络巷左右测帮进行雷达数据的采集。根据图像处理的结果，对图像进行异常解释，探明了破碎和裂隙水区域的位置和深 度。 关健词地质雷达 煤巷道 超前地质探测 图像处理 异常区 Advanced geological exploration based on ground penetrating radar Zhang Litian，Chen Yamin Electromechanical Equipment Co.，Ltd.，CCCG，Beijing 102218，China AbstractThis article describes the experimental exploration with ground penetrating radar in term of geo-anomaly in Jinggong-3 mine.The radar data around the connect roadway are collected after survey lines configuration.The results of data processing are used to employ anomaly interpretation and identify the location and depth of the broken and fissured water area. Keywordsground penetrating radar；roadway；advanced geological exploration；image processing；anomaly area