D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2004.06.029 第26卷第6期 北京科技大学学报 Vol.26 No.6 2004年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dee.2004 复杂地质环境下255大巷附近地质异常 地质雷达探测研究 王培月12，裴佃飞) 1)北京科技大学土木与环境工程学院，北京1000832)山东黄金集团公司玲珑金矿，招远265419 摘要玲珑金矿255土运巷处于复杂的地质环境条件下，构造活动带岩土体动力稳定性和 岩体结构探测与地质超前预报是工程有效治理的前提.依据现场雷达探测分辨率要求，选定 250MHz屏蔽天线探测，找到空区隐患的准确位置和围岩特征，为255主运巷后期的加固与 治理提供了依据. 关键词采空区；地质异常；地质雷达探测 分类号TD3254 构造活动带岩土体动力稳定性和巷峒岩体1区域地质特征 结构探测与地质超前预报是工程治理过程中面 临的疑难问题之一心.地质超前预报要解决的问 玲珑金矿带位于沂沭断裂带东侧，胶东隆起 题主要有个三方面，包括断裂、溶洞、破碎带等不 区西部，胶北隆起的西北端，受阜山复背斜控制， 良地质对象的性质、规模的判定，不良地质体的 本区域花岗质岩体大面积出露.区域构造以断裂 位置及产状的确定，岩体工程类别化的识别等以. 构造为主，按其走向分为三组断裂.因此，矿区内 玲珑金矿是我国最大的黄金矿山之一，其中九 主要断裂构造形迹复杂，除部分断裂力学性质较 曲、大开头和东山组成玲珑东片系统.255m水平 简单外，大多数断裂力学性质复杂，运动方式多 主运巷是九曲、大开头分矿人员、能源和材料通 变，经历了两次或两次以上的构造活动.岩体以 往主井的必经之路，是全矿的咽喉工程.由于区 玲珑混合花岗岩为主，郭家岭花岗闪长岩零星分 域内民采非常普遍，对围岩破坏十分严重，而且 布于玲珑混合花岗岩中.矿田内断裂构造较为发 有大断层和断裂带，空区的位置和数量很不明 育，以玲珑断裂、破头青断裂为主干断裂，断裂破 确，这势必对加固带来很大影响.主要表现在：(1) 碎带以脉岩充填较为普遍. 空区之间的耦合破坏对加固效果有很大影响.(2) 2 空区位置和数目不详，对注浆等支护费用带来巨 雷达探测原理 大浪费.(3)支护效果与安全评价不能保证.为了 地质雷达是一种主动的电磁探测系统，雷达 保证主运巷的安全和正常运营，必须对周围空区 产生的高频短脉冲电磁波和能量向介质内发射， 进行处理，以便采取有效加固措施.雷达探测 其信号的传播取决于介质的高频电性.利用高 作为非破损物探新技术，以其精度、效率高等优 频电磁波（主频为数十兆赫至数百兆赫）以宽频 点在土木工程领域得到愈来愈广泛的应用阿.本 带短脉冲形式（如图1所示），由地面通过天线T送 文利用雷达探测方法对255大巷空区隐患进行综 入地下，经地下地层或目的体反射后返回地面， 合探测研究， 为另一天线R所接收，当地下介质中的波速为已 知时，根据测到的精确时间t值，求出反射界面的 收稿日期20040601王培月男，39岁，高丁，博士研究生 *国家自然科学基金资助项目No.50074002)和博士：点基金资 深度z.一般地，在岩石介质中，节理、裂隙、断裂 助项目(No,20020008021) 等会引起电性变化，当雷达发射探头向介质发射第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 复杂地质环境下 大巷 附近地质异常 地质雷达探测研究 王 培 月 ’， 裴 佃 飞 ， 北 京科 技大 学 土 木与环 境工 程 学 院 ， 北 京 山 东黄金 集 团公 司 玲 珑 金 矿 ， 招 远 引 摘 要 玲 珑 金 矿 主 运 巷 处 于 复杂 的地 质 环 境 条件 下 ， 构 造 活 动 带 岩 土 体 动 力稳 定性 和 岩 体结构探 测 与 地 质 超前预 报 是 工 程 有 效 治 理 的前提 依 据现 场 雷 达 探 测 分 辨率 要 求 ， 选 定 屏 蔽天 线探测 ， 找 到 空 区 隐 患 的准 确 位 置 和 围岩特 征 ， 为 主 运 巷 后 期 的加 固 与 治 理 提 供 了依 据 关键 词 采空 区 地 质 异 常 地 质 雷达 探 测 分 类号 构 造 活 动 带 岩 土 体 动 力 稳 定 性 和 巷 恫 岩 体 结 构 探 测 与 地 质 超 前 预 报 是 工 程 治 理 过 程 中面 临 的疑 难 问题 之 一 〔日 地 质 超 前 预报 要 解 决 的 问 题 主 要 有 个三 方 面 ， 包 括 断裂 、 溶 洞 、 破 碎 带 等 不 良地 质 对 象 的性质 、 规模 的判 定 ， 不 良地 质 体 的 位 置 及 产状 的确 定 ， 岩 体 工 程类 别 化 的识别 等 ‘ 玲 珑 金 矿 是 我 国最 大 的黄 金 矿 山之 一 ， 其 中九 曲 、 大 开 头和 东 山组成 玲 珑 东 片系 统 水平 主 运 巷 是 九 曲 、 大 开 头 分矿 人 员 、 能源 和 材料 通 往主 并 的必 经 之路 ， 是全矿 的咽 喉工 程 由于 区 域 内民采 非 常普 遍 ， 对 围岩破 坏 十 分严 重 ， 而 且 有 大 断 层 和 断 裂 带 ， 空 区 的位 置 和 数 量 很 不 明 确 ， 这 势必 对加 固带来 很大 影 响 主 要表现 在 空 区之 间的祸合破 坏 对 加 固效果有 很大 影 响 空 区位 置 和 数 目不详 ， 对 注 浆等 支护 费用 带 来 巨 大浪 费 支 护 效 果 与 安全 评 价 不 能保 证 为 了 保 证 主运 巷 的安全 和 正 常运 营 ， 必 须对 周 围空 区 进 行 处 理 ， 以便 采 取 有 效 加 固措 施 ‘圳 雷达 探 测 作 为非破 损 物探 新技 术 ， 以其 精 度 、 效 率 高等优 点 在 土 木 工 程 领 域 得 到 愈来 愈广 泛 的应 用 『 本 文利用 雷达探 测 方法对 大巷 空 区 隐患进 行 综 合 探 测 研 究 收稿 日期 王 培 月 男 ， 岁 ， 高 工 ， 博 士 研 究 生 国家 自然 科学 基 金 资助 项 目困 。 和 博 士 点基 金 资 助 项 口困 区域 地 质特 征 玲 珑 金矿 带位 于 沂 沐 断裂 带 东侧 ， 胶 东 隆起 区 西 部 ， 胶 北 隆起 的西 北 端 ， 受阜 山 复背斜 控 制 本 区 域花 岗质 岩 体 大面 积 出露 区 域 构造 以断裂 构造 为主 ， 按 其走 向分 为三 组 断裂 因此 ， 矿 区 内 主 要 断裂 构造 形迹 复杂 ， 除部 分 断裂 力学性 质较 简 单 外 ， 大 多数 断裂 力学 性 质 复 杂 ， 运 动 方 式 多 变 ， 经 历 了两 次 或 两 次 以上 的构造 活 动 岩 体 以 玲 珑 混合 花 岗岩 为主 ， 郭 家岭 花 岗闪长 岩 零星 分 布 于玲 珑 混 合花 岗岩 中 矿 田 内断裂 构造较 为发 育 ， 以玲珑 断裂 、 破 头 青 断裂 为 主 千 断裂 ， 断裂破 碎 带 以 脉 岩 充 填 较 为普 遍 ‘ 雷 达 探 测 原 理 地 质 雷达 是 一 种 主 动 的 电磁 探 测 系统 ， 雷达 产 生 的高频 短脉 冲 电磁 波 和 能量 向介 质 内发射 ， 其 信 号 的传 播 取 决 于 介 质 的高频 电性 ‘ 利 用 高 频 电磁 波 主 频 为数 十 兆赫 至 数 百 兆赫 以宽频 带短 脉冲 形 式 如 图 所 示 ， 由地 面 通 过 天线 送 入 地 下 ， 经 地 下 地 层 或 目的体 反射 后 返 回地 面 ， 为另 一天 线 所接 收 ， 当地 下 介质 中的波速 为 己 知 时 ， 根据 测 到 的精确 时 间 值 ， 求 出反射 界面 的 深 度 一般 地 ， 在 岩 石 介 质 中 ， 节 理 、 裂 隙 、 断裂 等 会 引起 电性变 化 当雷达 发射探 头 向介质 发射 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2004．06．029