在礦產資源開發歷史較長的地區,大量未登記或記錄不全的廢棄礦井隱藏地下,對工程建設和地質安全構成潛在威脅。在亂采濫挖嚴重的礦區,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鍵,地質雷達技術為此提供了可靠解決方案。
地質雷達是20世紀70年代發展的廣譜電磁法,以經濟、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]。其原理與探空雷達相似,通過一對天線工作:發射天線發射高頻電磁脈沖波,遇到地下物性分界面(如礦井邊界)時發生反射,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剖面,當波速已知時,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物理性質,巷道的空氣、空洞或充填物與周圍巖體在介電常數、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,為識別礦井提供了物理基礎。
不過探測需規范操作:先收集地質和采礦歷史資料,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,復雜區域采用多測線交叉探測提高精度。
原始數據經處理后,根據雷達剖面的反射波同相軸特征、能量衰減和相位變化,可精準判斷礦井位置和形狀。