摘要：采矿中无损检测技术在是不破坏矿区的基础上，利用一些辅助仪器设备产生光、声、磁、电等信号对矿区内部的空间结构、组成成分以及物理特性进行检测，然后通过利用数学手段及光、声、磁、电特性对检测信号进行分析，预测，从而了解矿区的各种特性，为矿物的开采以及防止矿地地理灾害发生提供重要参考信息，特别是在采矿这种灾害事故频发地有着无可替代的作用。
关键词：无损探测技术；检测；地址雷达；电磁波
随着社会的进步，科学技术的发展，人们生活水平也在逐渐提高，整个社会对矿资源的需求量也是越来越大，但是矿物开采难度大确实是一个不可避免的问题。矿物的开采难度主要表现在两个方面，一方面，矿物资源一般在地下上千米的深度，这对矿产资源的开采，运输带来了极大的不便。另一方面，在矿物的开发过程中随着矿物挖掘深度的增加，地应力也随着急剧增加，较高的地应力会导致破坏性的低压活动，造成一系列灾害的发生，包括岩爆、冒顶、塌方、突水，不仅威胁挖掘人员的生命安全，而且严重影响采矿效率和效益。而无损探测技术的诞生在很大程度上能缓解这些困难，让矿产企业能够直接规避掉这些风险。在采矿业中，常用的无损检测技术包括：地质雷达方法、激光探测法、电磁探测法、超声波探测法以及地表电探测法等，其中在采矿中应用最广泛的即是地质雷达探测法。对于不同的介质，不同的空间结构，电磁波在其中的传播速度、折射、反射情况都不相同。而地质雷达探测法正是利用这一特性，通过接收反馈信息，并对这些反馈信息进行分析、建模、预测，最终了解矿区内部状况，进而提出相应的应对策略和方法，然后再进行开发。无损耗探测技术在采矿方面的应用主要有以下五个方面。
1.矿物成分及深度探测
基于物理学电磁波原理，不同的矿物质对不同波长的电磁波具有不同的吸收能力，同时由于电磁波具有很好的穿透能力，常用来进行矿物埋藏深度以及矿物组成成分进行检测。通过无损耗探测技术中的地质雷达探测法或电磁波探测法等向目标区域发送低频电磁波，因为不同的地质成分，不同矿物质含量与电磁波的吸收息息相关，然后检测人员便可以根据电磁波的吸收情况，电磁波反射，折射以及时间来进行深度和成分检测。比如常用的矿物检测方法电磁CT探测仪即是采用这种原理制造而成。如2014年李军华，吴炜等人[1]利用无损耗检测技术中的近红外光谱对天然石中的矿物成分进行检测。
2.地下矿物的分布检测
在进行采矿挖掘之前，往往先需要了解矿物的分布情况，根据矿场内矿物的分布图，制定最优的开采计划，一方面节省人力、物力；另一方面也保障了开采过程的安全。利用无损检测技术中的电磁波探测法或地质雷达法进行分布检测也是同样的根据其工作原理进行，工作的原理就是：当所探测区域成分越复杂，电磁波被反射和折射的次数越多，电磁波接收器接收到的信号越分散；同理，当所探测区域成分越简单电磁波被反射和折射的次数少，电磁波接收器接收到的信号越集中；另一方面，因为在地下同一种物质对电磁波的吸收能力一样，具有相同等高线；且每种物质具有自身特定的吸收特点。根据这两点，在高空向地面大面积发射电磁脉冲，根据发射区域电磁波的吸收信息，反射信息，折射信息以及时间。找到所目标矿物吸收波长，然后在整个区域吸收频谱上找到所有的等高线并依据时间和反射信息就检测出地下矿物的分布情况。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如1996年小孙[2]利用无损耗探测技术中的雷达探测技术对建作物的内部结构进行检测，通过实验取得较好的检测精度。
3.矿区空间结构检测与隐藏危机预警
矿物开发最困难即是，当开采深度非常深时，由于压强会急剧增大，经常会发生岩爆、冒顶、塌方、突水等灾害。由于矿洞通常比较深，一旦发生灾害往往会导致大量人员伤亡，所以探测矿区的空间结构，对将要发生塌方，滑坡等危险情况提前预警就显的额外重要。通过无损检测技术，比如电磁波探测技术定期向矿区发送电磁波，通过对反馈信息的分析，然后建模预测矿区各个地方的稳定情况，根据预测情况对于危险地带提前防护与预警。如2018年孙光林，胡江春等人[3]利用地质雷达探测技术对露天矿边缘浅层滑面进行检测，进而预测出边坡的稳定性。
4.矿区机械故障的检测
基于矿区地质条件复杂与艰巨，进行矿物挖掘时使用的设备往往都比较昂贵，一个设备的损害会严重影响挖掘的效率，比如钻头往往都是采用国外进口，一旦损坏将短时间无法正常开采，因此定期对设备进行检测就显得尤为重要。利用无损耗检测技术中的电磁波检测方法，激光探测法或超声波探测法都可以对设备进行检测，及时发现设备存在的问题，及时检修，避免较大的损失。如2008年陈理庆利用无损耗探测技术中的雷达探测技术进行设备的无损耗检测，通过验证取得较好的检测效果。
5.钻杆深度的检测
在煤矿的开采过程中，为了保证煤矿安全开采，需要提前对高斯瓦斯浓度较高的区域通过钻杆打孔进行抽放，以免发送爆炸或中毒。由于矿区地质通常比较复杂，在打孔的过程中经常发生卡钻，吸钻，抱死，夹钻等现象导致钻杆断裂遗留在开采层内。由于采矿过程不能见火，当挖煤机挖掘过程遭遇遗留的钻杆时很容易产生切割火花导致瓦斯爆炸。因此需要提前检测出钻杆位置，提前预防，避免危险发生。面对这种在大面积矿层中检测相对非常微小的钻杆通常是很困难的，而利用无损失检测技术中的防爆探地雷达检测技术却可以实现准确检测。防爆探地雷达检测技术具有非常高的探测精度，通常可达厘米级，非常适合地下小目标检测。防爆探地雷达通过向地面发送高频电磁波，然后根据电磁波接收器接受到的反射电磁波，对电磁波中包含的信息进行分析，并根据目标物的形状，尺寸以确定目标物的具体位置。如2014年宋劲，王磊等人采用无损耗技术中的探地雷达方法探测采煤工作面的钻杆，实现了较高的探测准确率。
参考文献：
[1]李军华，吴炜，何艳，姚金铸，吴晓红，邓波.近红外光谱对天然岩石中矿物成分含量测定的研究[J].光谱学与光谱分析，2013，33（01）：85-88.
[2]小孙.应用雷达探测技术无损检测混凝土建筑内部结构[J].国外地质勘探技术，1996（02）：48.
[3]孙光林，胡江春，边亚东，陶志刚，梁明星.露天矿边坡浅层滑面无损探测技术研究及应用[J].金属矿山，2018（04）：58-62.
作者简介：魏忠军（1986-07），男，汉族，贵州兴仁人，助理工程师，主要从事矿山安全方面的工作。
论文作者:魏忠军
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/18
标签：电磁波论文; 矿物论文; 矿区论文; 钻杆论文; 技术论文; 地质论文; 检测技术论文; 《基层建设》2019年第8期论文;