探地雷达在矿山地质环境调查中的应用探讨

摘要：社会的发展与生存离不开对矿产资源的开发及利用，我国作为发展中国家，同时也是矿业大国，每年对于矿产资源的消耗量极大，并且在未来较长的一段时间大部分的原材料与能源依然需要依靠矿产资源。由于我国幅员辽阔，地质灾害多发，因而具有影响大、分布广以及损失严重等特点。在地质灾害中，矿山地质灾害作为其中的一项分支，其发生的原因主要由人类开采矿山而导致我国作为采矿大国，但在矿山开采的过程中由于开采设备与技术较为落后，因而导致近年来我国矿山开采的环境逐渐恶化，重大地质灾害也明显增加。除此之外，对于矿产资源的开发不可避免地会对地貌、地形以及岩层构造造成改变，并且对原有状态造成破坏，最终导致矿山地质环境出现灾害。雷达作为矿山地质环境调查的技术手段，能够为矿山地质环境的评价提供大量数据及信息。鉴于此，本文对探地雷达施测原理进行简要分析，并在此基础上探讨矿山地质环境调查中探地雷达技术的应用。

关键词：探地雷达；矿山地质；开采设备；开采技术；环境调查

对于矿山生产及生态环境保护进行前瞻性工作的前提在于矿山地质环境调查，此项工作能够为矿山生态系统提供相关资料，同时也能够为环境治理提供依据。探地雷达作为属于光谱电磁技术无损探测仪器，其在实际应用的过程中具有探测效率及分辨率高、成本低等优势而被逐渐地应用于浅部地球物理勘探手段。随着近年来信息技术的发展，探地雷达探测技术的探测精度、信息采集以及数据存储等方面均得到了进步，在地质灾害及勘探等多领域得到了广泛应用。因此，在矿山地质环境调查中探地雷达技术也得到了较好的应用效果，本文研究旨在为拓宽探地雷达应用范围进行分析，以进一步提高我国矿山地质环境调查的技术水平。

一、探地雷达工作原理

地雷达又可以被称之为地质雷达与透地雷达，其工作原理是在不同介质中根据电磁波传播所存在的电性差异。其工作方式首先是通过发射天线向目标体发射高频电池脉冲波，电磁波当经过目标体的表面后便会产生一系列的电性变化，出现漫射或反射的状况或者，对于反射电磁波主要是利用接收天线进行接收，但在传统的过程中电磁波会随着目标体的几何形态与电磁性质变化而变化，如此我们便能够通过电磁波接收的电性特征与时间等信息对目标体的特征信息进行确定。通常情况下，探地雷达对介质的探测方式是利用发射与接收电磁波，并不会损伤及破坏介质，因而也称其为无损探测。与其他地球物理方法相比，探地雷达因其所具有的携带方便、设备轻便、数据采集速度快、分辨率高以及图像直观可见等特点在市政环保、交通领域及灾害防治等多个领域得到广泛应用。

二、矿山地质环境调查中探地雷达应用

（一）探测对象

矿山地质环境调查过程中，影响矿山地质环境的对象因素均为目标对象，也就是异常区。具体的探测对象主要包括以下五个方面：①地质条件，比如裂隙、断层以及陷落柱等；②水文地质条件；③矿业生产活动，主要包括矿山开采的过程以及开采后地应力压力的变化情况，同时还包括地下水的分布与变化情况等；④地質灾害与生态环境破坏，比如压占、裂缝、塌陷地、水污染以及采煤空洞等；⑤其他工程。

（二）探测流程

目标对象雷达数据解释与分析主要流程为：雷达探测——处理成果剖面——波相特征分析——异常识别——目标对象识别——对象特征解释——图表输出。在此过程中，探地雷达探测的最终目的为目标对象识别和对象特征解释，对波相特征进行分析与解释的主要依据为已有的目标电性特征以及异常区存在范围、影响波及等因素，以便能够完整地获取目标对象的特征信息。具体方式如下：①探地雷达探测断层和溶洞，断层及断层影响范围与完整岩体结构相比，其具有较大的孔隙度，同时明显的提高了其含水性与透水性，电阻率较低，充填或者非充填溶洞，由于充填堆积物与完整的岩体结构之间的物理特征存在一定成差异，从而便导致其表现的电性特征差异显著。除此之外，探测乌当断层，并且比较其与实际地质剖面情况。②探地雷达探测煤矿浅埋采空区，煤层采空区表现的地球物理特征为在原有煤层地层中，煤层与顶板岩层之间的介电常数存在非常明显的差异。而当煤层进行开采后，电性差异所引起的雷达反射波特征会出现减弱或消失状况，根据冒落特性能够提前选择雷达探测地球物理特征。③探地雷达在探测近地表水量变化的过程中通常采取多偏移距法来获取近地表水深度变化速度及数据，进而能够对区域的近地表水含水量变化信息进行解释。此种探测方法属于一种高效且快速的地球物理探测技术，在实际探测的过程中能够根据雷达探测结果，对近地表水实施剖面拟合，推算并且反演局部体积含水量。

三、结论

综上所述，经济发展与环境保护在我国现代化的建设中处于矛盾位置，这就要求在社会与经济发展中应该实行统筹兼顾及全面规划的方针措施，其中促进环境与经济协调发展的有效措施为环境质量评价。随着矿山地质环境的频发，我国对于矿山安全及其环境问题予以了高度的重视，矿山地质环境影响评价不仅在抗灾减灾防灾工作中发挥其重要作用，同时也在一定程度上奠定了地质灾害危险性评估走向成熟，并且为我国工程建设与政府决策工作提供了一定的指导依据。鉴于此，这就要求在矿山地质环境的影响评价中有效地结合环境评价与探地雷达技术，此种方式能够为矿山地质环境影响评价提供大量数据信息，从而提高调查结果的准确性和可靠性，起到保护矿山环境的重要作用。

参考文献：

[1]王坤，胡煜斌.浅谈地球物理方法在矿山地质环境评价中的作用[J].科技创新与应用，2014，（30）：147148.

[2]余洋，许献磊，张志鹏，等.探地雷达在矿山地质环境调查中的应用探讨[J].煤炭工程，2017，49（10）：145148.

[3]张鸿晶.遥感技术在贵州六盘水水城钟山区煤炭矿区矿山地质环境调查中的应用[J].资源信息与工程，2017，32（3）：4950.

[4]宋利军.在矿山地质环境调查中遥感技术的价值[J].西部资源，2015，（3）：202204.

[5]李珍，闫文华.浅析矿山地质环境调查与恢复治理措施[J].城市建设理论研究（电子版），2015，（35）：456.

作者简介：王小宁（1985），女，汉族，吉林吉林人，工程师，矿产资源勘查。