矿井超深探测地质雷达天线的开发及应用.PDF

　 第４４卷第４期 煤 炭 科 学 技 术 Ｖｏｌ．４４　 Ｎｏ．４　 　 ２０１６年 ４月 Ｃｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 　 Ａｐｒ． ２０１６　 矿井超深探测地质雷达天线的开发及应用 １ ２ ２ １ 许献磊 ，杨　 峰 ，夏云海 ，王郁森 （１ 中国矿业大学（北京） 煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京　 １０００８３；２ 中国矿业大学（北京） 机电与信息工程学院，北京　 １０００８３） 摘　 要：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１２５ 、２５０和５００ 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。 关键词：矿井灾害源；超深探测；地质雷达；低频组合天线 － － － 中图分类号：Ｐ３１８６　 　 　 文献标志码：Ａ　 　 　 文章编号：０２５３ ２３３６（２０１６）０４ ０１２４ ０６ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｎｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｒａｄａｒ ａｎｔｅｎｎａ ｆｏｒ － ｍｉｎｅ ｕｌｔｒａ ｄｅｅｐ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ １ ２ ２ １ Ｘｕ Ｘｉａｎｌｅｉ ，Ｙａｎｇ Ｆｅｎｇ ，Ｘｉａ Ｙｕｎｈａｉ ，Ｗａｎｇ Ｙｕｓｅｎ （１ＳｔａｔｅＫｅｙ Ｌａｂ ｏｆ ＣｏａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ ＳａｆｅＭｉｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ　 １０００８３，Ｃｈｉｎａ； ２Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ　 １０００８３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ａ ｓｍａｌｌ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｓｃｏｐｅ ａｎｄ ｌｏｗ ａｃｃｕｒａｃｙ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｅｘｉｓｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｉｌｏｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｅ ｄｉｓａｓｔｅｒ ｓｏｕｒｃｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｒａｄａｒ，ａ ｎｅｗ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｒａｄａｒ ａｎｔｅｎｎａ ｗａｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｕｌｔｒａ ｄｅｅｐ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｅ ｄｉｓａｓｔｅｒ ｓｏｕｒｃｅｓ． Ａｎ ｓｅｐａｒａｔｅｄ ｐｌｕｇ ｔｙｐｅ ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ａｎｔｅｎｎａ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ａｎｄ ｗａｓ ｒ