在礦產(chǎn)資源開發(fā)歷史較長的地區(qū),大量未登記或記錄不全的廢棄礦井隱藏地下,對工程建設(shè)和地質(zhì)安全構(gòu)成潛在威脅。在亂采濫挖嚴(yán)重的礦區(qū),這些隱患非常突出,查明采空巷道的分布范圍及埋深成為保障工程安全的關(guān)鍵,地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)為此提供了可靠解決方案。
地質(zhì)雷達(dá)是20世紀(jì)70年代發(fā)展的廣譜電磁法,以經(jīng)濟、無損、快速直觀的特點成為淺部地球物理勘察的主要工具 [1]。其原理與探空雷達(dá)相似,通過一對天線工作:發(fā)射天線發(fā)射高頻電磁脈沖波,遇到地下物性分界面(如礦井邊界)時發(fā)生反射,接收天線捕獲反射信號,記錄振幅和旅行時間。沿測線移動天線可形成雷達(dá)剖面,當(dāng)波速已知時,按公式 z=(vt)/2(z 為深度,v 為波速,t 為時間)可反推反射體深度。
廢棄礦井改變了地下介質(zhì)物理性質(zhì),巷道的空氣、空洞或充填物與周圍巖體在介電常數(shù)、電導(dǎo)率上有差異。這種電磁性差異不僅引發(fā)電磁波反射,還導(dǎo)致衰減和相位變化,為識別礦井提供了物理基礎(chǔ)。
不過探測需規(guī)范操作:先收集地質(zhì)和采礦歷史資料,確定礦井可能深度走向。探測時發(fā)射與接收天線沿測線同步移動,間距依目標(biāo)深度選擇,深度越大間距越大。數(shù)據(jù)采集需保持天線平穩(wěn),記錄測線位置和地形變化,復(fù)雜區(qū)域采用多測線交叉探測提高精度。
原始數(shù)據(jù)經(jīng)處理后,根據(jù)雷達(dá)剖面的反射波同相軸特征、能量衰減和相位變化,可精準(zhǔn)判斷礦井位置和形狀。
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