陈  真
（富蕴蒙库铁矿有限责任公司）
摘  要：文章介绍了对GR-IV型50Mhz地质雷达探测仪器的改进方法。该方法在原仪器上，增加一块橡胶板及四个滑轮及部分零件，改进了该仪器在水平面探测数据的方式，减少劳动力，提高工作效率和野外探测数据的准确性。
关键词：地质雷达探测仪器 ；工作效率 ； 准确性
中图分类号：TD116            文献标识码：B                文章编号：1672—4224(2020)03—0058—03
Improved Design of GR-IV GPR Detecting Instrument
CHEN Zhen （Fuyun Mengku Iron Mine Co., Ltd.）
1    问题的提出
在一些铁矿山，对井下掘进掌子面的围岩稳定性及水文预测是依靠地质专业通过前期的地质资料及掌子面的情况来预判未掘进巷道的围岩破碎及水害情况，这种方法不能有效预测小的地质构造（断层、破碎带、含水层）和未掘进巷道。
随着探测技术的发展，地质雷达探测技术在铁矿山生产中得到应用，通过雷达探测掌握矿井地质构造及裂隙水发育情况，解决矿井生产建设中的工程地质及水文地质问题，防止施工中发生危险事故；根据矿井建设中掘进工作面的变化情况及含水层、裂隙、孔隙、岩溶、断裂带、向斜、突水点出水特征，对井下巷道掘进掌子面构造情况进行探测并做出相应解析、判断；通过对掘进掌子面探测分析，收集矿区基础地质数据（岩矿石介电常数）。
在蒙库露天开采、井下开采中采用了地质雷达探测技术，应用在蒙库露天矿永久出入沟的安全检测，高陡边坡地质灾害风险调查以及边坡安全防护治理工程质量检测；应用于井下矿巷道围岩探测、矿井水害预报、巷道安全防护治理工程质量检测。利用地质雷达探测技术为矿山掘进提
联系人：，男，34岁，地质工程师，富蕴（836100）富蕴泰炼铁矿有限公司陈真E-mail:GR-IV型地质雷达探测仪器的改进设计
Abstract: This paper introduces the improvement of GR-IV type 50 MHZ GPR detecting instrument In this method, a
rubber plate, four pulleys and some parts were added to the original instrument, which improved the way of detecting data in the horizontal plane, reduced the labor force, improved the work efficiency and the accuracy of field detection data.
Key words: ground penetrating radar (GPR) detection equipment; work efficiency; accuracy
供了详实的测量数据，提升地质解析能力。帮助矿山工作者及时掌握不良地质因素，规避安全风险，指导矿山生产。
蒙库铁矿采用地质雷达对已知构造区域进行探测，收集探测数据处理成图，解析图件反应的地层信息，形成了一套适用矿山的雷达探测、分析数据，用于指导生产，为井下巷道掘进提供可靠的地质数据，确保巷道掘进能安全有效的施工。在使用过程中，该设备存在移动不便捷问题，探测成果解析准确度还可以进一步提高。
2  GR-IV型地质雷达探测仪器的使用要求
富蕴蒙库铁矿采用的的GR-IV型50Mhz地质雷达探测仪器由发射、接收两个天线、天线连接线、电脑主机及数据接收线组成（如图1所示）。使用该仪器时需四人才能完成探测数据，其中一人在前手举发射天线，一人在后手举接收天线，保持两天线之间不低于2m 的距离，在地表上平行移动，前后输入、输出天线保持平行，且天线距离地面水平面垂直距离不得高于20cm，电脑主机通过数据接收线连在接收天线上，第三人操作电脑主机测定数据，由第四人用专门用钢卷尺测量距离。
输入、输出天线
电脑主机
数据接收线
图1  GR-IV型50Mhz地质雷达探测仪器主要组成
3    使用过程存在问题
（1）应用于蒙库铁矿井下探测时，由于工作空间有限，探测过程中前后手持天线的人很难保持相同的速度，致使两天线间的距离不能准确保持在2米的距离；同时受人为的影响，不能确保前后天线的高度始终在离地面20cm的范围内。这两项操作要求，极大地影响到探测数据的准确性。
（2）因发射和接收天线比较笨重，依靠人工移动，操作过程中人员体力消耗大。
（3）每次探测数据时，需要人工在地面采用钢卷尺、喷漆等距离标定测点。
目前地质雷达探测技术在蒙库的使用还处于摸索阶段，探测成果解析准确度还有待进一步提高。
4    改进及实际应用后的效果
为了提高探测数据的准确性，降低人力的消耗，提高探测效率，根据现场使用G R -I V 型50M H z地质雷达探测仪器的实际操作经验，对该探测仪进行了改进。4.1主要改进措施
首先将原地质雷达前后发射天线、接受天线单体通过柔性橡胶板连接成一体，橡胶板尺寸为2.5m×1m，在橡胶板上安装两个卡槽（间隔2
图2  改进后的GR-IV型地质雷达探测仪器
4.2  实际应用后的效果
改进后的GR～IV型地质雷达探测仪器应用到井下围岩、构造带、巷道掌子面实际探测中，从成果图来看，在1～10m有效探测范围内，可准确推测该区域内的地质构造。探测井下破碎带、井下掌子面围岩分析见图3、图4。
利用地质雷达特征图像与典型地质现象的对应关系进行解释是比较准确的。当前期地质、水文及钻探资料不健全时，借助于这种地质雷达图像判别经验和其它物探方法，也可以最大程度的减少多解性，提高解释的准确性。
m ），卡槽的尺寸以接收、输出天线的底座尺寸为准，橡胶板地下组装四个橡胶滑轮（滑轮直径小于200m m），在橡胶最前方中央安装一个挂钩，可用于挂设绳索。改进后，在探测数据时，可将接收、
输入天线安装在橡胶板卡槽上，一人操作电脑主机，一人在前方拉动橡胶板匀速前进，根据接收、输入天线经过的位置进行测点（点距2m ）。设计改进后的结构见图2。
地段                    改进后地质雷达探测图件                分析解译
1022m 水平5-1左开口9.25m处掌子面
该区域内反射能量较弱，雷
结论：破碎带
图3  GR-IV型地质雷达井下破碎带探测结果分析图
1022m水平5-1左撑子面-1
起始道数：1-终止道数：901
图4  GR-IV型地质雷达井下掌子面围岩探测结果分析图
pulleys
1006m水平5#进路左壁（5至4）
该区域内雷达反射信号出整体都比较均匀，个别地方出现强磁波，说明矿体磁性或密度进行干扰
地段                                      图件                                  分析解译
（1）改进后，原来四人减少至2人进行探测数据，探测时人的体力消耗大为减少，前后输入、输出天线保持平行，不在需要人举，而且提高探测数据的时间和精度，弥补了原地质雷达在探测数据时数据不准确的问题。
(2)对井下各中段根据不同构造带，采区具有代表地段进行探测，目前基本掌握地质雷达在有限范围内对出现大的溶洞、断层、破碎带准确预判，能及时对生产可能造成的安全隐患进行提前预判，并采取防护措施。
(3)掘进掌子面每次可以超前探测15～30m，通
过探测成果可以提前预知断层、破碎带和含水层位置，为巷道安全掘进提供可靠的地质数据支撑.
目前，蒙库铁矿已整理完成了一套适用于本矿区的地质雷达解析参数，也熟练掌握了使用改进后的地质雷达探测仪器探测操作方法。
5    结束语
蒙库铁矿采用改进后的雷达探测仪器探测结果表明，探测形成的地质雷达特征图像与典型地质构造现象的对应关系的解释比较准确。在地
质、水文及钻探资料不健全时，借助于这种地质雷达图像判别经验可以最大程度地减少多解性，提高准确性；在施工过程中技术人员携带方便、操作简单，可以有效降低人工劳动强度，提高探测效率。采用改进后的雷达探测仪在井下构造带探测实施过程中可操作性强，具有良好的应用前景。
起始道数：1-终止道数：529
（本刊编辑）
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