在矿产资源开发历史较长的地区,大量未登记或记录不全的废弃矿井隐藏地下,对工程建设和地质安全构成潜在威胁。在乱采滥挖严重的矿区,这些隐患非常突出,查明采空巷道的分布范围及埋深成为保障工程安全的关键,地质雷达技术为此提供了可靠解決方案。
地质雷达是20世纪70年代发展的广谱电磁法,以经济、无损、快速直观的特点成为浅部地球物理勘察的主要工具 。其原理与探空雷达相似,通过一对天线工作:发射天线发射高频电磁脉冲波,遇到地下物性分界面(如矿井边界)时发生反射,接收天线捕获反射信号,记录振幅和旅行时间。沿测线移动天线可形成雷达剖面,当波速已知时,按公式 z=(vt)/2(z 为深度,v 为波速,t 为时间)可反推反射体深度。
廢棄礦井改變了地下介質物理性質,巷道的空氣、空洞或充填物與周圍岩體在介電常數、電導率上有差異。這種電磁性差異不僅引發電磁波反射,還導致衰減和相位變化,爲識別礦井提供了物理基礎。
不過探測需規範操作:先收集地質和采礦曆史資料,確定礦井可能深度走向。探測時發射與接收天線沿測線同步移動,間距依目標深度選擇,深度越大間距越大。數據采集需保持天線平穩,記錄測線位置和地形變化,複雜區域采用多測線交叉探測提高精度。
原始數據經處理後,根據雷達剖面的反射波同相軸特征、能量衰減和相位變化,可精准判斷礦井位置和形狀。