GPR技术在南水北调工程坝体渗漏探测中的应用

坝体渗漏严重威胁着堤坝结构安全。针对探地雷达(GPR)技术在堤坝结构安全探测中存在的因电磁波衰减造成探测深度浅、精度低的问题,提出了一种天线中心频率为50 MHz增强型低频组合天线技术,通过双发双收设计提高天线的发射效率并增强GPR深部探测能力。应用该技术进行的南水北调工程坝体渗漏探测试验,结果表明:与常规雷达天线相比,该增强型低频组合天线可有效增强深部探测能力,在含水量较大的坝体环境下有效探测深度达到25 m,实现了富水区域及渗流通道的探测。本技术为堤坝安全治理提供了数据支撑。     

地质雷达超前探测在常村煤矿的应用研究

巷道掘进前方隐伏的灾害源极易造成矿井事故的发生,对煤矿的安全生产构成了极大的威胁。对掘进巷道进行超前探测,从而掌握掘进巷道的煤层异常情况具有十分重要的意义。本文首先介绍了基于地质雷达方法的煤巷超前地质探测方法和原理,然后从实际工程应用出发,对潞安集团常村煤矿皮带顺槽反掘巷进行地质雷达超前地质探测。应用基于时间剖面和频率剖面复合解释技术对处理后的数据进行解释,结果表明:探明了反掘巷侧帮及迎头面地质构造情况、确定了6个煤/岩性变化带、2个破碎和裂隙水区域的位置和深度。     

矿井超深探测地质雷达天线的开发及应用

为解决目前地质雷达技术在矿井灾害源超前探测中存在的探测范围小、精度低的难题,提出了一种新型可用于矿井灾害源超深探测的地质雷达天线技术,设计并开发了一种分体插拔式低频组合天线,涉及12.5、25.0和50.0 MHz三种频率。结果表明:天线的板状结构设计,增强了天线的方向性;天线阻抗及加长杆接口设计,在天线系统馈点实现与环境的阻抗匹配,增强了天线带宽并减少了驻波干扰;应用该新型天线进行了矿井超前探测试验,结果表明该新型天线可有效探测30 m以上直径大于3 m的地质灾害源的位置和深度,突破了目前30 m探深局限,最大探测深度可达到80 m。     

矿井雷达波走时层析成像精度的影响分析及参数优化研究

矿井工作面内的隐伏灾害源是矿井安全生产的主要隐患,雷达波走时层析成像技术可实现大跨度开采区内隐伏灾害源的高精度探测。本文首先提出了层析成像精度评价标准,包括反演速度场和实际速度场速度差的方差、反演异常体中心偏离程度和大小偏离程度;其次通过正演模拟分析不同点间距、不同出射角度和不同反演网格参数对矿井地质雷达层析成像精度的影响规律,并对观测系统及反演参数进行优化;最后应用优化参数进行矿井雷达波走时层析成像探测实验,结果表明,在100 m跨度范围内可有效进行异常体的探测。本研究为矿井大跨度工作面内隐伏灾害源的快速精细探测提供有效的技术支撑。     

捷克煤炭开采及矿区土地复垦现状分析

采用实地考察、文献查阅、定性与定量分析及比较分析等方法,综合介绍了有着悠久煤炭开采和土地复垦历史的捷克煤炭开采现状,全面分析了捷克煤矿区土地复垦历史、复垦方向、复垦技术及政策法规与资金来源等,并与中国进行了初步比较,揭示了捷克煤矿区土地复垦的4个特点:林地优先且休闲绿地比重增加;土地复垦工作体系相对完善;企业可持续发展信息公开且统计规范;复垦技术相对成熟但同样面临自燃煤矸石山难于治理等问题。研究结果对增进国际交流及探寻中国煤炭行业可持续发展的方向具有积极的意义。     

矿井地质雷达超前探测方法及应用研究

为保证煤矿安全施工与开采,落实"有掘必探"原则,达到准确识别矿井灾害源、降低风险的目的,采用地质雷达方法进行超前探测具有探测精度高、施工方便及处理解释高效的特点。通过对山西某煤矿进风巷和回风巷地质雷达探测的实际应用,分析了地质雷达的工作原理、探测方法及数据处理流程。采用50、200 MHz两种频率雷达对掘进巷道掘进工作面面进行超前探测,准确探测了前方50 m范围内地质情况。通过与掘进段实际揭露进行验证,探测显示的陷落柱、破碎带及煤岩交界面均与实际对应较好。结果表明,矿井地质雷达超前探测具有较好的探测效果,可以为巷道掘进提供有力的技术支持,是矿井超前探测的高效、高精度探测新方法。     

超深定向钻孔雷达采控系统设计及测试研究

钻孔雷达有效解决了探地雷达探测深度和精度相矛盾的问题。为实现钻孔雷达对异常体的精细化、定向探测,文中对超深定向钻孔雷达的数据采集与控制系统进行设计。首先设计了钻孔雷达定向探测功能模块,由陀螺仪、单片机和步进电机组成闭环控制单元,PID控制算法依据实时角度与设定角度偏差确定电机控制参数,再由电机驱动“双套管”机械结构完成定向;接着围绕STM32F407主控设计了雷达收发脉冲控制电路、雷达反射波信号采集电路等;最后测试分析了系统收发机触发脉冲等关键信号,并利用定向钻孔雷达开展了实地模型和煤矿掌子面探测。结果表明：系统满足定向钻孔雷达功能需求,关键信号实测评价指标与理论值最大偏差仅9.8%;定向钻孔雷达可精确测得目标体的方位、深度等信息,可准确定位煤岩分界面。     

线结构光条成像质量多参数综合评价方法研究

光条成像质量是决定线结构光三维测量精度的重要因素之一。为解决现有光条成像质量评价方法对整体与细节评价兼顾不全、评价依据单一等问题，提出了一种线结构光条成像质量多参数综合评价方法。首先从图像一维熵、局部对比度和光条清晰度三方面，对渐变曝光时间下采集的系列光条图像进行特征分析。接着以系列图像的光心提取精度反向评价光条成像质量，并分析多特征参数随光心提取精度的变化规律。在此基础上，实现多特征参数对系列光条图像质量的综合评价，并构建多参数综合量化评价模型。实验结果表明：与已有方法相比，所提方法评价结果更准确、有效，由评得优质光条图像重构出的高精度齿条轮廓精度最高，其Rssa值仅为0.022。