地質雷達檢測在煤礦坑道地質病害超前預報中的應用

黃細江

（貴州煤田黔中地質咨詢有限公司，貴州金陽 550001）

從實踐狀況來看，我國的大部分煤礦礦區都存在于地質災害出現頻繁的地區。尤其是在圍繞煤礦坑道展開開采工作的過程中，其很可能導致一系列事故問題的發生，包括底板突水地面塌陷等，這不僅會導致公眾的生命健康受到嚴重威脅，同時也會在很大程度上導致我國國民經濟發展受到影響，甚至可能帶來極大的社會惡劣影響。因此為了能夠提前預報不良地質的目的，為未來工作提供煤礦坑道地質的病害預防精確資料，這也是我國高新技術深入化發展的趨勢。

1 煤礦坑道地質病害

在一般情況下，根據自然、非自然原因的劃分角度可以將地質病害科學劃分為原發性、誘發性兩種病害[1]。大部分出現原發性病害的地質體主要由相關物質構成，同時在巖土的結構、產出狀態方面存在先天不足的情況。并且同樣有種種病態情況出現在自然狀態下。客觀上來說，這一類病害才是人們所指的工程地質病害，該病害的出現原因除了包括源于地質條件自身的原因以外，也包括其他工程所作出的誘發性原因。

2 地質雷達檢測技術

地質雷達檢測，其本質上是一種應用于明確地下介質分布的光譜電磁技術，屬于無損探測技術[2]。在實踐工作中，可以將電磁波脈沖的地下傳播原理作為核心進一步開展工作，同時由對應的天線來傳遞出電磁波脈沖，在完成地下介質界面反射過后，主要由接收天線作為接收，隨后再系統性記錄有關信號，并以圖像形式進行顯示。最終依據對應接收波的幅度旅行時間等因素，進一步由介質結構作出推斷[3]。針對地質雷達來說，其具備較為出色的全天候、天時工作能力，并且具備較為出色的煤礦坑道穿透性，可以通過觀測視角的多元化調節，進一步明確觀察到目標地物自身的空間結構以及相關形態。

3 實踐應用

3.1 煤礦坑道狀況

對于某礦坑道地區而言，本身處在侵蝕低山地貌區，并且展現出北西面向條形展布的形式，同時具備較為復雜的地質構造[4]。其中有斷裂構造帶通過，并且巖溶呈現出較為發育的趨勢。存在于煤礦坑道區域內的大多為基巖出露。依據過往掌握的該坑道實踐狀況。同時綜合考慮不良地質體分布因素，進一步針對圍巖類別作出細致化預測，為后續開采支護方案的實行和落實作出充分的技術支持[5]。

3.2 煤礦坑道地質雷達檢測

①富水帶檢測

在針對該煤礦坑道的k24+540 位置做出深入性探測時，這一情況的地質雷達圖呈現無繞射、強反射、波形紊亂的問題，與此同時這一過程中電磁波展現出相對較快的衰減速度[6]。同時以具象化的地質狀況作為基礎，最終推測出在前方5～12m 的范圍內屬于富水帶，并且其中圍巖具備相對較高的含水量。在探測過后經由開挖驗證過后，發現這一部分的巖體相對濕潤，其中的地下水展現出線流狀的形態。

②探測斷層破碎帶

在圍繞該處煤礦坑道的k24+585 區域展開探測時，存在于地質雷達圖像當中的反射波相較于同相軸而言產生出多次錯斷的問題，并且其中的局部界面發生了十分劇烈的反射情況。并且對應的反射面周邊波幅大幅度提升，因此相應的電磁波頻率也會展現出極大的變化趨勢。通過充分結合實際地質狀況，此處可以預測在0位置前方3～14m的位置處表示為破碎帶，并且圍巖區域可能會經受到來源于地質構造的影響，其實際展現出的穩定性相對較低。在探測過后完成開挖驗證，這一過程中的巖體節理裂隙相對較為發育，并且圍巖也表現出塊碎化的形狀。同時在對應工作面的過斷層過程中，必須通過落實相關安全技術措施，同時從根本上提升斷層帶的支護密度，最終縮小原有斷層帶的柱距，直到其距離在500～600mm 的范圍內。同時充分結合施工現場實踐狀況，工作人員可以在切頂線位置做出加強支護，這里可選擇運用戧柱或是戧棚。同時進一步強化破碎帶、斷層帶的頂板插背，在真正頂上小板過后則需確保插背完好，同時一旦發生頂空情況則需要應用大料插背接頂，不可出現頂空情況。同時在圍繞破碎帶、斷層等實行打眼放炮操作的情況下，必須應用少裝藥、密打眼，放小炮的形式展開，不可實行大面積放炮。同時在完成破碎帶、斷層等區域的放炮工作過后，需要立刻進行支護的掛設，同時根據現場實踐情況，周期性地打上貼幫柱，隨后才可繼續進行下一炮。并且在要在相同小組內展開斷層帶的作用，同時派遣一些經驗豐富、具備較強責任心的工作人員進行這一段的作業，同時由班長親自進行指揮，確保其能夠負責進行該段的安全質量工作，如果存在不穩定安全隱患的問題，則需要針對其展開組織處理。

③探測裂隙密集帶

通過圍繞煤礦坑道k24+3000 的位置做出探測，可以最終得出較為典型的雷達波形圖。并且在7-15m 的區域內，具備組數相對較多，呈現雜亂、平行狀的反射波。由此可以在推測后認定其為巖脈條帶、裂隙密集帶，并且其中的巖體更多地表現為碎石狀壓碎結構，其中的圍巖呈現出十分破碎的形態。同時在0.7m的區域內產生的低速均勻反射波組實際上為白云巖，其表現出塊碎狀鑲嵌結構。根據實踐狀況可以發現，本次推測0位置存在于前方的7-15m左右，其可以被劃分為k24+307-k24+315 段，表示為裂隙密集帶。經由后續展開開挖工作后可以驗證發現，這一區域的巖層相對薄弱，其巖體的節理裂隙十分發育。

3.3 探測效果

在本次研究中的某礦坑道左洞區域中，共圍繞兩個富水帶進行探測，其中存在3 次斷層破碎帶、裂縫密集帶。同時與之相對應的雷達檢測結果相較于最早開挖的地質狀況存有出入狀況。雖然最終經由探測的不良地質體尺寸大部分相較于實際尺寸較高，但立足于施工角度來說，這與實踐施工需求相滿足。

針對煤礦坑道中存在的不良地質情況而言，其應盡可能早地做出治理工作，尤其是要在雨季強化檢測工作，盡可能避免地質災害等問題的出現。并且在防止地質災害實踐工作中，構建起系統化的監測網運營，完善地質災害應急工作。

4 結束語

本文充分結合在煤礦坑道開挖中很可能產生的不良地質情況，同時將地質雷達工作性能作為核心，進一步優化和完善傳統探測方法，同時立足于地質雷達探測數據為基礎，進一步提出相對應的數據處理、采集、解釋技術，最終大幅度強化探測結果的精確性，為后續礦區開采工作的進行奠定良好的基礎。