瓦斯作为煤矿五大灾害之一，严重威胁着煤矿安全生产，尤其是在巷道掘进过程中存在着煤与瓦斯突出的威胁。地质构造是瓦斯灾害的重要控制因素，如今随着煤矿智能化、透明工作面的建设，瓦斯地质透明保障系统及其装备亟待进一步优化提升。为解决煤矿掘进、回采过程中的瓦斯地质问题，尤其瓦斯地质小构造的高精度精细探测，中煤科工集团重庆研究院有限公司在国内率先研制出多系列探地雷达装备，实现了煤矿井下瓦斯地质小构造的高精度、高分辨率、精细探测。经多次技术迭代，已更新为KJH-D(A)防爆探地雷达。

KJH-D(A) 防爆探地雷达技术特点

KJH-D(A)防爆探地雷达由KJH-D(A)-Z防爆探地雷达主机、KJH-D-F防爆探地雷达发射机、KJH- D-J防爆探地雷达接收机、天线及光纤传输线等配套组件组成，其主要技术参数指标见表1。KJH-D(A)防爆探地雷达作为一款针对煤矿井下瓦斯地质小构造精细探测的最新型地球物理勘探专业装备，具有MA安全标志及Exil I Mb防爆标志。适用于煤矿井下温度0～40 ℃、相对湿度不超过95%、含有甲烷和煤尘爆炸危险的环境。KJH- D(A)防爆探地雷达采用一体化主机、收发分离式独立天线设计，以光纤传输模式保障信号的抗干扰、保真、高质量特征，并且操作方便，工作方式多样灵活，资料处理软件操作简单，测量结果彩色显示，直观准确并易于理解，具有高探测效率、非接触无损性、广泛适用性、强抗干扰性、高分辨率、结果直观等技术特点。

KJH-D(A)防爆探地雷达基于高频电磁波反射原理，其发射天线定向发射的高频电磁波（雷达波）在传播过程中，遇到电性差异界面（主要是介电常数差异界面）时发生反射，通过对反射回来的雷达波进行处理，分析判断探测目标体的性质、距离和规模。目前，KJH-D(A)防爆探地雷达不仅可以应用于煤矿掘进工作面前方、侧帮、顶底板方向的瓦斯地质小构造的精细探测，还可以探测水害和破碎带等隐伏地质灾害，以及薄煤层带、煤层夹矸等异常地质（图1、图2）。此外，还可应用于工程勘察、管线探测、桥隧及路基工程检测、考古等领域。

表1  KJH-D(A)防爆探地雷达技术参数

图1 重庆松藻煤电石壕煤矿回采工作面内部隐伏构造探地雷达探测

 图2 山西西山煤电马兰煤矿采空区探地雷达地面探测

图3 瓦斯地质小构造探测成果

KJH-D（A）防爆探地雷达的创新技术

KJH-D(A)防爆探地雷达的技术创新性主要表现为以下3个方面。

（1）脉冲式探地雷达信号电磁波发射技术

KJH系列防爆探地雷达作为一款脉冲式防爆探地雷达产品，是我国首台获得煤矿安全标志认证的脉冲式矿井防爆地质雷达，填补了国内该领域的空白，并获得“中国煤炭工业科学技术奖二等奖”和“重庆市重点新产品”。

（2）探地雷达系统本质安全型防爆技术

利用稳压电路、保护电路等多种技术，实现了多层限压的本安型电源设计；并且电容、电感等储能元件不影响本安电源的安全性能，在出现故障的情况下电路仍能保证以本质安全为前提，进一步确定本安电路参数。此外，对于射频源的发射功率阈值，结合雷达本身的性能要求，确定了发射功率不大于4 W，实现了探地雷达整套系统的本质安全防爆。

（3）基于干扰信号特征分析的高频电磁波滤波与增益处理技术

基于分析煤矿井下现场金属干扰、电磁场干扰的高频电磁波干扰信号特征，以多种滤波技术实现干扰波的压制，从而提高信号信噪比；并以AGC、SEC增益技术提高信号识别度，从而提高探地雷达信号质量。

实际应用及推广

目前，KJH-D(A)防爆探地雷达已在山西、河北、陕西、安徽等全国各地煤矿广泛应用，效果显著，瓦斯地质小构造探测成果较为明显（图3）。在淮南矿区，对于煤层小构造的探测成功率达到87.5%；在阳泉矿区，对于瓦斯地质小构造的探测准确率达到89%；在韩城矿区，对于复杂瓦斯地质条件下小构造的探测准确率达到83.3%。

KJH-D(A)防爆探地雷达凭借其高精度、高效率、高准确性的优势，在瓦斯地质透明保障体系建设中，发挥的作用也日益明显。尤其是近年来，随着智能化矿山建设的推进，对建设瓦斯地质透明保障系统的要求也越来越迫切，而高分辨率、高精度的防爆探地雷达可以起到关键作用。尤其是搭载至掘进机，可随掘探测，更加高效、实用，是目前防爆探地雷达新的应用方向。此外，探地雷达搭载至综采机，可识别回采工作面的煤岩界面，识别能力可达厘米，甚至毫米级。因此，KJH-D(A)防爆探地雷达，在煤矿瓦斯地质透明保障系统、煤矿智能化建设、回采工作面透明化建设方面的应用具有重要意义，推广应用前景较好。

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