矿井钻孔雷达定向探测技术研究

许献磊; 朱小松; 李涛涛; 刘芳奕; 梁鹏

doi:10.19606/j.cnki.jmst.2024937

矿业科学学报 ›› 2025, Vol. 10 ›› Issue (01) : 14 -23. DOI: 10.19606/j.cnki.jmst.2024937

矿井钻孔雷达定向探测技术研究

许献磊, 朱小松, 李涛涛, 刘芳奕, 梁鹏

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摘要

为解决常规钻孔雷达受雷达波传播特性和复杂矿井地质条件影响，难以对钻孔周围目标体进行定向探测的问题，开展矿井定向钻孔雷达天线技术及定向探测方法的研究。首先，通过辐射面和屏蔽结构的仿真设计，优化天线结构，提高天线的聚焦辐射能力，并有效降低矿井环境中的信号干扰。其次，通过电阻加载仿真分析，实现天线阻抗匹配，提高天线的辐射效率，并优化天线的结构参数，最终选定辐射面张角为60°,屏蔽壳高度为40 mm。然后，构建钻孔雷达定向识别模型，提出基于振幅谱比法确定矿井孔中异常方位角的探测方法。矿井实验结果表明，该定向钻孔雷达能够准确探测并识别煤岩界面及断层小构造的径向探测深度、离孔口距离和相对钻孔方位，探测深度误差不超过0.01 m,目标方位与实际方位的偏差小于1°。