煤田地质与勘探

作者：王莹, 孙晨晨, 张路, 陈奕飞, 卢松, 周峰,

关键词：无人机, 探地雷达, 奇异值分解, 煤层积水, 采空区探测,

目的和方法无人机载探地雷达系统具备高分辨率、非接触式探测的优势，适用于煤层积水和矿井采空区的探测场景。因此，提出一种基于无人机搭载空气耦合探地雷达系统的快速探测方法，以提升矿区的勘探效率，同时减少人工勘探的时间与危险性。鉴于实际煤矿测试场景的限制，以鄂州市畈雄水库水体及其周边排水涵洞作为等效验证场景，评估该系统在水体深度和空洞探测中的应用潜力。此外，为提高无人机载探地雷达系统的采集信号质量，采用奇异值分解和恒定比例增益技术增强水底和涵洞反射波信号。结果和结论实验结果表明，无人机载探地雷达能够有效探测畈雄水库的水深变化趋势(畈雄水库最大水深6 m)并识别直径为1 m的排水涵洞反射信号(涵洞顶部距路面1 m)，证明了其在水体和空洞探测中的可靠性和有效性。与传统方法相比，提出的机载探地雷达数据处理方法能够显著增强水底和涵洞的反射信号。经过该方法处理后的B-scan信号熵值提升12.7%(从3.70增至4.17)，均方根(root mean square，RMS)对比度提高55%(从0.11增至0.17)，改善了波形特征的可辨识度，提升了数据解释与分析的准确性和直观性。无人机飞行高度从2 m增至4 m时，水底目标信号强度明显衰减(RMS对比度从0.27降至0.22)，同时涵洞反射曲线的曲率半径减小。研究成果为无人机载GPR系统在煤矿积水区和采空区探测提供理论依据。

来源：2025年第5期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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