雷达学报
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采空区充填物探地雷达识别技术研究及应用

  [摘要]探地雷达是我国地质探测的一项革新技术。在我国社会中被很多行业采用,探地雷达能探测出地质的结构和地下中的金属或非金属物质是被广泛使用的原因。在地质探测工作中采用探地雷达了解地质的结构是地质探测中最重要的探测工具。其实,探地雷达主要还是应用于地质探测工作中,因为探地雷达在地质工作发挥的作用最大。因为目前我国的对于煤的应用的量非常大,采矿工作在我国很多的地区实施,而采矿后留下采空区就在不断增多。采空区的存在其实是一个隐患,当压力过大的情况出现采空区就会坍塌,出现坍塌事故。只有将采空区填入填充物避免坍塌现象的出现。因此本文就采用探地雷达技术对采空区填充物进行分析和研究。


  [关键字]采空区 填充物 探地雷达 研究


  [中图分类号] TN95 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-5-132-1


  0引言


  20世纪末我国的采矿工作出现混乱,没有具体的政治措施下,非法采矿工作在我国一些矿山和周围普遍出现,导致采空区不断增多。采空区遭到破坏的情况下高速气流和冲击波将会造成大量的人员伤亡。对于采空区的管理措施中唯一的办法就是加入填充物,保证采空区处于正常的地质状态。采空区加何种物质才是最佳选择需要运用到探地雷达这一高分辨探测技术。探地雷达对于渗水裂隙、破裂带、低下防突层、探测采空区都能进行准确的探测。


  1探地雷达的探测原理


  上一段已经提到探地雷达的工作原理中最主要的是采用高频电磁波技术。因此,对于探地雷达的探测原理当然也离不开高频电磁波的应用。可以说探地雷达的探测就是高频电磁波进行探测。高频电磁波周围的电磁场受到不同介质时,波形会受到影响,促使高频电磁波发生变化。了解高频电磁波的变化情况对于探地雷达探测的工作原理的掌握会容易很多。探地雷达就是根据高频电磁波在介质中传播会发生改变的原理来进行工作。探地雷达在对地下地质结构进行探测时,将高频电磁波向地下发出,由于地下中的地质不同导致高频电磁波与不同的介质接触,高频电磁波的波形变化也不同,被介质反射回来的高频电磁波发生巨大改变,地面上就会接受不同的电磁波。探地雷达在根据高频电磁波的变化差异,对能够分析出地下地质的大小、存在形态及地质间的界面。


  对探地雷达探测的情况所获取的数据进行处理。工作人员进行分析和解剖可以组建成一个探地雷达图像,是根据高频电磁波受到介质的反射的波形和波形的强度,可以充分的在绘制的探地雷达解剖图中显示按照一定比例的高频电磁波发生变化的形态。通过探地雷达的解剖图能够了解地下中地质的形态和结构。因为在这个探地雷达的解剖图中可以明显看出高频电磁波受到介质的影响情况不同,其地质的坚硬程度就不同,能够了解到在多深的地质是最为坚硬,探地雷达的探测工作得以完成。探地雷达探测是一种高频电磁波勘探方法,是高分辨率和高工作效率的主要原因。


  2采空区填充物探地雷达识别的应用


  识别采空区填充物是探地雷达工作的一个方面。对于采空区的填充物的识别与对地下地质的探测有一定的区别。采空区别填充物的识别工作非常复杂,需要运用探地雷达对采空区的附近的土质探测分析出采空区周围地质的组成形式,在了解采空区周围地质组成的基础上通过模拟实验研究出适合采空区的填充物,最后是具体的实施办法。


  首先,是对采空区的周围用探底雷达进行探测。在对采空区附近进行探测之前先了解采空区的整体形状,找出采空区容易发生坍塌现象的异常点,针对这个异常点的为中心,从异常点的周边从采空区的顶部和两侧对其进行探底雷达测试。在探测时如果是高频电磁波与不同介质发生接触,电磁波的波形被改变而反射回来,那么说明采空区的周围是正常的地质,采用与地质相同的填充物对采空区进行填补。如果探底雷达在对采空区探测时高频电磁波被吸收并快速衰弱的情况出现,那么说明采空区中含有一定深度的积水,就不能单纯的直接填放填充物,因为含有积水的采矿区即便填满了填充物其坚固性也不好,经过一段时期采空区也会出现一定程度的坍塌。因此,需要将踩空中的积水清除才能够对采空区填入填充物。而有过积水的采空区所填充的填充物是与正常情况下的采空区所填入的填充物是不同的,需要采用密度小、坚固性强的填充材料。


  其次,是根据采空区附近的地质结构,对可能成为填充物的材料进行模拟实验来确定哪种材料或材料的混合物能够作为采空区的填充物。采空区填充物的实验模型中需要应用到水泥、粉矿、尾砂。实验中先对对这三种材料依次进行测试之后在将这三种材料进行两两混合进行测试,最后将三种材料混合在一起进行测试并对其三种结果进行记录。在实验中必不可少的是探底雷达系统,它是由电源。数据、计算机、光线等组成的。在实验模型中对不同填充材料进行检验,将数据传送到计算机中,实验人员根据计算机显示的数据了解检测结果。在采空区填充物实验模拟中要对模拟的采空区加入水、泥、砂、空气等介质。因为在采空区这四种介质是普遍存在的。采空区填充物模拟实验过程是在模拟的踩空取中加入不同的填充材料运用探底雷达系统对其测试并记录测试结果。根据测试的结果与采空区周围的地质结构进行对比就可以获得哪种材料是最适合作为采空区的填充物。采空区填入填充物的实际操作就可以通过专业的施工工程对其进行施工。


  3结束语


  在采空区对填充物运用探地雷达技术进行识别将最适合的填充物辨别出来避免了填充物使用不当不仅毁坏了地质的层次同时还没有起到防止采空区坍塌的情况。所以,探地雷达的重要性不言而喻。我国需要个不断发现探地雷达应用方向,最大限度的将探地雷达广泛应用。从不同角度分析探地雷达的功能,针对其功能可能应用的行业进行不断探究,促进探地雷达使用的可能性。地毯雷达是高科发展的产物,对与采空区的探测工作能够高效率的完成。探地雷达技术应用在采空区探测工作能够有效的帮助防护采空区发生坍塌现象的出现,为保障人民们的安全做出巨大贡献。


  参考文献


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  [2]张金才,张玉卓,刘天泉。岩体渗流与煤层底板突水[J].北京地质出版社,1997.


  [3]刘传孝。新汶华丰矿井港松动圈探地雷达实测研究应用基础与工程[J].科学学报,1999,18(1):17.


  [4]申宝宏。矿井地质雷达在煤矿中的应用现状[J].矿业安全与环保,1999(1):3.


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