地质雷达探测技术在蒙库铁矿生产中的应用

蒋睿卿

（新疆宝地产城发展有限责任公司）

蒙库铁矿是露天、井下联合开采，具备年产铁矿石300万吨的能力。蒙库铁矿矿山露台结合井下开采，在生产过程中，逐步凸显出矿山地质条件复杂的状况。在露天采矿、井下巷道开拓回采过程中出现了大量不良地质现象，例如地层中的断裂带、软弱夹层、溶洞、裂缝、裂隙水等。安全风险日益凸显，严重影响了矿山开采的可持续性，因此，运用地质雷达探测技术解决以上问题，对安全生产具有重要意义。

1 地质雷达探测技术基本原理

地质雷达是一种利用高频电磁波技术探测地下物体的电子设备。地质雷达利用超高频电磁波探测地下介质分布。其工作原理是：发射机通过发射天线发射中心频率为12.5M至1200M、脉冲宽度为0.1ns的脉冲电磁波讯号。当这一讯号在岩层中遇到探测目标时，会产生一个反射讯号。直达讯号和反射讯号通过接收天线输入到接收机，放大后由示波器显示出来。通过分析数据，可判断出断裂带、软弱夹层、溶洞、裂缝、裂隙水等情况。

2 地质雷达探测技术在安全生产中的应用

由于地质雷达仪的探测是利用超高频电磁波，使得其探测能力优于普通电磁波的探测类仪器例如管线探测仪等。所以地质雷达仪通常广泛用于考古、基础深度确定、冰川、地下水污染、矿产勘探、潜水面、溶洞、地下管缆探测、分层、地下埋设物探察、公路地基和铺层、钢筋结构、水泥结构、无损探伤等检测。地质雷达仪用于蒙库铁矿露天井下联合开采这种较为复杂的生产模式，应用于蒙库铁矿露天和井下安全生产中。

2.1 地质雷达探测技术在露天矿的应用

2.1.1 应用于露天矿永久出入沟安全检测

蒙库露天矿永久出入沟是矿石、岩石运输的主要道路，紧邻露天矿边坡，宽度较窄，来往运输车辆频繁，受到爆破震动影响频繁。为保证出入沟的安全，应用地质雷达探测技术，可以对出入沟中存在的断层、裂隙、空洞等特殊地质构造进行检测，根据检测结果判断这些地质构造对出入沟造成的影响，制定出有效的防范措施。

2.1.2 用于高陡边坡地质灾害风险调查

蒙库铁矿露天矿现已形成高度超过200m的高陡边坡，由于受到风化侵蚀、爆破震动、机械振动等影响，边坡垮塌、滑坡风险增加。对于风险较大的边坡区域，利用地质雷达进行区域探测，探明区域内地质灾害诱因并进行边坡稳定性评估，形成了一套详实的边坡区域地质灾害风险数据，为露天边坡地质灾害治理提供依据。

2.1.3 边坡安全防护治理工程质量检测

一直以来，蒙库铁矿对存在滑塌风险的边坡区域的安全防护治理措施，主要采用锚网喷支护。锚网喷支护是隐蔽工程，大部分的工程材料埋入岩体，无法靠肉眼判断其埋设位置、深度等质量参数，无法判断工程的实际情况。利用地质雷达超高频电磁波探测地下介质分布，利用地质雷达探测技术可对埋深几米或几十米的工程材料进行探测，根据电磁波遇到不同的介质反射生成的波形、图形差异判断工程材料位置、埋深，从而达到质量检测的目的，对隐蔽工程进行检查监督。

2.2 地质雷达探测技术在蒙库铁矿井下矿的应用

2.2.1 用于巷道围岩质量探测

做好巷道围岩质量检测对井下矿安全生产具有重要意义。蒙库铁矿井下矿主要安全风险来源于巷道冒顶、片帮事故。利用地质雷达探测技术，探测巷道围岩、掌子面中存在的裂隙、溶洞、软弱夹层，对围岩松动圈进行标定，对巷道围岩是否存在冒顶、片帮风险进行评估，指导井下安全生产，预防灾害的发生。

图1 雷达探测技术在蒙库井下应用实例

矿山地质人员曾多次在井下进行地质雷达探测，针对探测数据进行解译，指导掘进施工。如对938m西风井贯通时，雷达探测数据显示掌子面约4.5m处，反射波较强，预测为空洞贯通区域。经实施探测后，贯通位置与探测解译数据相符。对1022m、1006m水平等施工掌子面均进行探测、解析数据并指导生产掘进。见图1。

2.2.2 用于矿井水害预报

蒙库铁矿矿井在建设和生产过程中，地面水和地下水通过各种通道涌入矿井，当矿井涌水超过正常排水能力时，会造成矿井水灾，通常称为透水。透水是井下常见的灾害，影响矿井正常生产，若出现大面积透水，可能会淹没矿井和采区，甚至危及矿工的生命。利用地质雷达探测技术超前探水，根据电磁波遇到不同的介质反射生成的波形、图形差异来判断地下含水层的位置、水量，做到对矿井含水层的超前预报，避免井下水灾事故的发生。

2.2.3 巷道安全防护治理工程质量检测

蒙库铁矿巷道安全防护治理主要形式有衬砌支护、锚网喷支护等，部分支护材料埋入岩体，无法靠肉眼判断其埋设位置、深度等质量参数，进而无法判断工程质量是否符合要求。利用地质雷达探测技术对埋深几米或几十米的工程材料进行探测，根据电磁波遇到不同的介质反射生成的波形、图形差异判断工程材料厚度、位置、埋深，从而达到质量检测的目的。图2是矿山主斜坡道硬化区段1006～1022m水平部分区段进行的现场探测及解析。

图2 1006～1022m水平部分区段的探测及解析

3 结语

地质雷达探测技术在蒙库露天开采、井下开采中的应用实践表明：应用于露天矿永久出入沟安全检测，高陡边坡地质灾害风险调查，边坡安全防护治理工程质量检测；应用于井下矿的巷道围岩质量探测、矿井水害预报、巷道安全防护治理工程质量检测。地质雷达探测技术为矿山掘进提供了详实可靠的测量数据，提升地质解析能力，可以帮助矿山工作者及时掌握不良地质因素，指导生产，规避安全风险。