矿井废弃巷道瞬变电磁合成孔径成像探测技术研究

"废弃巷道矿井瞬变电磁合成孔径成像探测技术" 在矿井安全监测和地质勘查中，瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Method, TEM）是一种常用的无损检测技术，用于探测地下结构，特别是识别废弃巷道中的含水情况。然而，常规的TEM探测技术存在明显的体积效应，这意味着它对地下的响应是基于一个较大的体积，而非精确的点源，这导致了纵向分辨率较低，使得对复杂地质结构的精确识别成为挑战。 为解决这些问题，本研究引入了波场变换技术和合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）的概念，将其应用于井下瞬变电磁数据的处理。合成孔径成像是一种通过移动传感器并整合多角度数据来提高空间分辨率的方法，类似于航空或卫星遥感中的SAR技术。在矿井环境中，这种方法可以显著提高探测的精度和分辨率，尤其是在识别废弃巷道的位置和含水状态方面。 通过对井下瞬变电磁数据进行数值计算和合成孔径成像，研究人员对比分析了常规处理方法与合成孔径成像处理结果。研究发现，当工作面内部存在废弃巷道且含水时，这些巷道对应位置的测点波场曲线显示出较高的相关系数，通常在0.4至0.8之间，远高于非相关区域。这种高相关性的测线区段与实际含水废弃巷道的位置对应良好，进一步证实了合成孔径成像技术在定位废弃巷道方面的优势。 此外，研究结果还显示，含水废弃巷道的深度位置与合成孔径成像的探测结果有更高的吻合度。这意味着合成孔径成像不仅能够准确识别出巷道的存在，还能提供其深度信息，这对于矿井的安全管理和水文地质研究至关重要。这一技术的应用将有助于预防矿井水灾，提高矿井生产的安全性和效率。 关键词：瞬变电磁法、合成孔径、体积效应、废弃巷道 该研究为矿井探测提供了新的技术手段，通过改进传统的TEM技术并结合SAR原理，实现了对废弃巷道尤其是含水状况的精确探测，对于提升矿井安全水平和地质灾害预防具有重要意义。同时，这一技术的进一步发展和应用有望推动整个矿业行业的科技进步。