地质雷达井下探测瓦斯富集区特征研究

地质雷达由于能够直接识别地下目标体,井下探测快速,不影响生产,分辨率高,在煤矿瓦斯灾害防治方面有较大的优势.本文基于地质雷达基本原理,探讨井下探测工艺,分析井下数据处理的方法,对井下瓦斯富集区异常特征进行分析,并与其他地质异常进行了比较.研究结果表明若在传播距离范围内存在明显的回波异常,则有可能存在瓦斯富集区.随着研究的深入,地质雷达有望突破瓦斯富集区探测的难题.

探地雷达结合钻孔探测采煤塌陷区土壤剖面层次及含水率

为分析煤层开采对地层结构及含水率的影响,利用探地雷达对西部煤矿开采区开采前后地表浅层土壤剖面、土壤含水率分布特征进行了探测研究。通过钻孔地质编录对雷达探测地层分布进行了矫正,并利用实验室实测含水率验证了雷达探测含水率精度。结果表明:1)雷达探测钻探结果显示,煤矿开采区浅层(<10 m)土壤介质结构从上之下主要包含砂层、黏土层和风化层3类。2)探地雷达探测含水率与实测含水率随深度变化规律相似,4个钻孔两种方法探测所得含水率相关系数分别为0.875、0.88、0.94和0.84,表明探地雷达反演浅部地层含水率的可行性,黏土、含砂黏土的含水率远远大于砂层含水率。3)煤矿开采对浅部地层土壤剖面具有一定影响,但土壤剖面整体不变。煤矿开采后浅层土壤含水率下降明显,第1、3次探测L1测线砂层和黏土层含水率损失率平均为28.26%、12.85%。这表明煤层开采对砂层结构土壤含水率影响较大。第二、四次探测砂层平均含水率分别为5.31%,7.44%,含水率增大2.11%,土壤含水率增大范围在5%~56%之间,平均增大范围为27.89%示。黏土层两次探测含水率分别为11.46%、11.96%,含水率增大0.5%,含水率增大范围在-19.13%~19.59%,平均增大范围为4.79%。即黏土类结构层含水量变化较小,砂层结构含水量变化较大,说明黏土类地层受降雨影响较小,砂层结构地层含水量受降雨影响较大,表明浅部地层土壤水分主要受降雨影响。

急倾斜特厚煤层采空区现场地面与地下协同探测分析

工程探测与分析采空区分布对安全开采具有现实必要性。以乌东煤矿43#煤层东翼采空区分布预测为目标,通过现场工程地质与开采条件调查、电磁波能量传播机制分析、现场地面地下协同地质雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)快速与多次扫描与复测等,对比分析了走向剖面既定扫描区域(1 050 m×80 m)沿不同走向长度、水平标高和垂向深度网点地质雷达扫描波形与时间剖面特征,定量预测了+640～+720水平80.0 m范围煤岩破碎特征和走向50～800 m垂深70.0 m采空区分布位置,指导了现场采空区预处置设计、灾害防治与安全生产。

探地雷达用于采煤区地表拉张裂隙探测研究

采煤区地表拉张裂隙发育特征的精准探测对于开展矿区地质环境整治具有重要意义。利用探地雷达技术开展了采煤区地表拉张裂隙发育位置、深度的探测,并与坑探实测及拟合分析结果进行对比,研究结果表明:探地雷达可以探测拉张裂隙发育位置、深度;探地雷达探测结果与坑探实测及拟合分析结果具有较高的吻合度,表明探地雷达技术在采煤区地表拉张裂隙发育特征探测方面具有较好的应用效果。

基于探地雷达的煤矿开采区地表土壤含水率变化研究

利用探地雷达在2013年、2014年对煤矿开采区开采前后土壤含水率进行了探测,并利用地质统计学方法对煤矿开采区土壤含水率的空间变异特征进行了统计分析。研究结果表明,探地雷达能够得到与实验室实测相近的地表土壤含水率。2013、2014年在未开采区L2测线雷达探测土壤含水率分别为0.0837cm^3/cm^3、0.0802cm^3/cm^3,土壤含水率两次探测变化较小,地表土壤水分基本不受降雨等因素的影响。开采区L1测线内开采前土壤含水率为0.083 cm^3/cm^3,开采后地表土壤含水率为0.099 cm^3/cm^3,土壤水分分布主要受沙丘控制,沙丘顶部含水率最小,沙丘底部含水率最大。在开采区正方形小范围内,土壤含水率的分布受植被分布控制,其中沙柳覆盖范围内土壤含水率最大,达到0.12 cm^3/cm^3。该结果有利于辨别影响煤矿开采后地表土壤水分再分布的主要因素,从而为塌陷区复垦提供科学依据。

探地雷达在西部矿区地下潜水位探测中的应用

西部煤矿区生态环境脆弱,地下潜水位低,地表被第四系松散沉积层覆盖,土质疏松,以风积沙为主,非饱和带和饱和带介电常数有明显差异。在分析研究区工程地质、水文地质条件的基础上,采用探地雷达对神东矿区补连塔32201工作面进行了野外实地探测,通过对比分析处理后雷达剖面图与该地区钻孔资料,验证了用探地雷达探测干旱半干旱地区地下潜水位的可行性。