地质雷达检测在煤矿坑道地质病害超前预报中的应用

黄细江

（贵州煤田黔中地质咨询有限公司，贵州金阳 550001）

从实践状况来看，我国的大部分煤矿矿区都存在于地质灾害出现频繁的地区。尤其是在围绕煤矿坑道展开开采工作的过程中，其很可能导致一系列事故问题的发生，包括底板突水地面塌陷等，这不仅会导致公众的生命健康受到严重威胁，同时也会在很大程度上导致我国国民经济发展受到影响，甚至可能带来极大的社会恶劣影响。因此为了能够提前预报不良地质的目的，为未来工作提供煤矿坑道地质的病害预防精确资料，这也是我国高新技术深入化发展的趋势。

1 煤矿坑道地质病害

在一般情况下，根据自然、非自然原因的划分角度可以将地质病害科学划分为原发性、诱发性两种病害[1]。大部分出现原发性病害的地质体主要由相关物质构成，同时在岩土的结构、产出状态方面存在先天不足的情况。并且同样有种种病态情况出现在自然状态下。客观上来说，这一类病害才是人们所指的工程地质病害，该病害的出现原因除了包括源于地质条件自身的原因以外，也包括其他工程所作出的诱发性原因。

2 地质雷达检测技术

地质雷达检测，其本质上是一种应用于明确地下介质分布的光谱电磁技术，属于无损探测技术[2]。在实践工作中，可以将电磁波脉冲的地下传播原理作为核心进一步开展工作，同时由对应的天线来传递出电磁波脉冲，在完成地下介质界面反射过后，主要由接收天线作为接收，随后再系统性记录有关信号，并以图像形式进行显示。最终依据对应接收波的幅度旅行时间等因素，进一步由介质结构作出推断[3]。针对地质雷达来说，其具备较为出色的全天候、天时工作能力，并且具备较为出色的煤矿坑道穿透性，可以通过观测视角的多元化调节，进一步明确观察到目标地物自身的空间结构以及相关形态。

3 实践应用

3.1 煤矿坑道状况

对于某矿坑道地区而言，本身处在侵蚀低山地貌区，并且展现出北西面向条形展布的形式，同时具备较为复杂的地质构造[4]。其中有断裂构造带通过，并且岩溶呈现出较为发育的趋势。存在于煤矿坑道区域内的大多为基岩出露。依据过往掌握的该坑道实践状况。同时综合考虑不良地质体分布因素，进一步针对围岩类别作出细致化预测，为后续开采支护方案的实行和落实作出充分的技术支持[5]。

3.2 煤矿坑道地质雷达检测

①富水带检测

在针对该煤矿坑道的k24+540 位置做出深入性探测时，这一情况的地质雷达图呈现无绕射、强反射、波形紊乱的问题，与此同时这一过程中电磁波展现出相对较快的衰减速度[6]。同时以具象化的地质状况作为基础，最终推测出在前方5～12m 的范围内属于富水带，并且其中围岩具备相对较高的含水量。在探测过后经由开挖验证过后，发现这一部分的岩体相对湿润，其中的地下水展现出线流状的形态。

②探测断层破碎带

在围绕该处煤矿坑道的k24+585 区域展开探测时，存在于地质雷达图像当中的反射波相较于同相轴而言产生出多次错断的问题，并且其中的局部界面发生了十分剧烈的反射情况。并且对应的反射面周边波幅大幅度提升，因此相应的电磁波频率也会展现出极大的变化趋势。通过充分结合实际地质状况，此处可以预测在0位置前方3～14m的位置处表示为破碎带，并且围岩区域可能会经受到来源于地质构造的影响，其实际展现出的稳定性相对较低。在探测过后完成开挖验证，这一过程中的岩体节理裂隙相对较为发育，并且围岩也表现出块碎化的形状。同时在对应工作面的过断层过程中，必须通过落实相关安全技术措施，同时从根本上提升断层带的支护密度，最终缩小原有断层带的柱距，直到其距离在500～600mm 的范围内。同时充分结合施工现场实践状况，工作人员可以在切顶线位置做出加强支护，这里可选择运用戗柱或是戗棚。同时进一步强化破碎带、断层带的顶板插背，在真正顶上小板过后则需确保插背完好，同时一旦发生顶空情况则需要应用大料插背接顶，不可出现顶空情况。同时在围绕破碎带、断层等实行打眼放炮操作的情况下，必须应用少装药、密打眼，放小炮的形式展开，不可实行大面积放炮。同时在完成破碎带、断层等区域的放炮工作过后，需要立刻进行支护的挂设，同时根据现场实践情况，周期性地打上贴帮柱，随后才可继续进行下一炮。并且在要在相同小组内展开断层带的作用，同时派遣一些经验丰富、具备较强责任心的工作人员进行这一段的作业，同时由班长亲自进行指挥，确保其能够负责进行该段的安全质量工作，如果存在不稳定安全隐患的问题，则需要针对其展开组织处理。

③探测裂隙密集带

通过围绕煤矿坑道k24+3000 的位置做出探测，可以最终得出较为典型的雷达波形图。并且在7-15m 的区域内，具备组数相对较多，呈现杂乱、平行状的反射波。由此可以在推测后认定其为岩脉条带、裂隙密集带，并且其中的岩体更多地表现为碎石状压碎结构，其中的围岩呈现出十分破碎的形态。同时在0.7m的区域内产生的低速均匀反射波组实际上为白云岩，其表现出块碎状镶嵌结构。根据实践状况可以发现，本次推测0位置存在于前方的7-15m左右，其可以被划分为k24+307-k24+315 段，表示为裂隙密集带。经由后续展开开挖工作后可以验证发现，这一区域的岩层相对薄弱，其岩体的节理裂隙十分发育。

3.3 探测效果

在本次研究中的某矿坑道左洞区域中，共围绕两个富水带进行探测，其中存在3 次断层破碎带、裂缝密集带。同时与之相对应的雷达检测结果相较于最早开挖的地质状况存有出入状况。虽然最终经由探测的不良地质体尺寸大部分相较于实际尺寸较高，但立足于施工角度来说，这与实践施工需求相满足。

针对煤矿坑道中存在的不良地质情况而言，其应尽可能早地做出治理工作，尤其是要在雨季强化检测工作，尽可能避免地质灾害等问题的出现。并且在防止地质灾害实践工作中，构建起系统化的监测网运营，完善地质灾害应急工作。

4 结束语

本文充分结合在煤矿坑道开挖中很可能产生的不良地质情况，同时将地质雷达工作性能作为核心，进一步优化和完善传统探测方法，同时立足于地质雷达探测数据为基础，进一步提出相对应的数据处理、采集、解释技术，最终大幅度强化探测结果的精确性，为后续矿区开采工作的进行奠定良好的基础。