探地雷达在西部煤矿砂壤地层含水率时空变化中的应用

摘要

为研究西部地区采煤活动对地表砂壤地层含水率变化的影响,对内蒙古西部大柳塔煤矿52305工作面上方在地下采煤的不同阶段(采前、采中和采后稳定沉降)使用探地雷达开展了3次探测,利用滑动平均(ARMA)功率谱分析方法反演出3次探测时地表0～10 m的砂壤地层体积含水率值并进行分析研究.发现采煤影响下砂壤地层含水率整体呈"先减小,后增大"的趋势.在垂向上,含水率由小到大呈3个条带分布,采煤过程会引起砂壤地层产生沉降,垂向上各条带厚度发生改变从而影响含水率的变化.在砂壤含水率的平面分布中,根据采煤沉陷盆地的划分,研究区在采中时期整体含水率值较采前相对下降,沉降稳定后位于研究区边界位置的"拉伸区"和"压缩区"恢复到接近采前水平;位于研究区中心位置面积最大、结构最稳定的"盘底区"含水率值在采后恢复到比采前高的水平,在该变形区内0～10 m砂壤地层含水率"自修复"效果最佳.