项目人员用声呐仪勘察工程地质条件

8月10日，在河北承德滦平抽水蓄能电站坝基勘察施工现场，天津华北地质勘查局五一四队自主研发的充水空区声呐扫描仪探头首次投入使用。随着探头的不断深入，一个不规则空区的三维轮廓便清晰显现在电脑屏幕上。“成了！”项目组成员激动地说。

研发该设备的缘由，还得从项目开工时说起。

2025年5月，大队接到一项勘查任务：查明某矿山Fe12、Fe2矿体采空区分布，重点排查采空区、废弃巷道可能引发的塌陷与透水隐患。按照正常工作流程，五一四队查阅历史资料了解矿山历史开采情况、水文地质条件，踏查勘查区地形地貌，核对老井口位置和巷道走向，科学布设了49条测线，锁定疑似采空区靶区。

然而，当验证孔的钻机打到预定深度时，提上来的岩心却让所有人的心悬了起来：预期中的采空区，没有出现。再验证，还是同样的结果。

现场勘测发现，该矿区巷道异常狭窄，水体条件极复杂，传统单一物探方法的精度在此环境下严重不足。更棘手的是，目标采空区全被水充填，常规激光扫描设备下水即“失明”。探头下到孔底，镜头前一片混沌——泥沙裹着沙石翻滚，什么都看不清。

老方法在复杂水体面前，彻底失效了。但项目组没有气馁，大家分头查阅大量科研文献了解现有技术手段，然而只有寥寥几篇国外文献对水下空区的探测技术原理有所涉及。国外还有两家供应商提供水下探测设备定制服务且价格极其昂贵，约200万元一台。

“购买设备太昂贵了！不行我们自己造吧。”大家异口同声地说。于是，项目组决定从探测原理上另辟蹊径——提出基于声呐原理的探测技术路线，购买探测设备元件，比较各家元件性能，组装反复测试。

失败了，就重新来。大家坚信，经历99次失败，第100次就会成功。最终，简易的探测设备模型终于成功了。然而接下来还要面对行业技术壁垒，如何给设备安装上防水、防碰撞、放磨损探测镜头的外壳呢？带着一线技术问题，项目组敲开了燕山大学和应急管理大学实验室的门。

于是，一个“一线出题、联合高校解题、现场验题”的产学研闭环迅速形成：五一四队根据十多年的经验，根据遇到的问题负责整体统筹和思路、方法；燕山大学和应急管理大学提供声学阵列成像与信号处理技术以及嵌入透水预警算法。他们把实验室搬到了井口，反复下水测试、调试信号、优化算法，最终研发出拥有360°全向扫描能力、毫米级分辨率的地下含水空腔声呐扫描仪。“过去我们靠钻头去‘碰’运气，现在可以用声呐‘看’清每一米巷道的轮廓。”“冲水空区勘察技术攻坚项目”课题负责人、该队工程勘察院经理贾会会这样形容这台设备的优越性。

理论还需实战验证。2025年8月，项目组将首次下井试验选在了ZK4钻孔。探头缓缓沉入浑浊的地下水中。当深度数值跳转到19米时，操作屏幕上原本杂乱的点云图像骤然剥离出一个清晰轮廓——一个规则的、被水填充的巷道断面，精准地呈现在屏幕上。

为保证数据可靠，项目团队在旁侧补充施工了ZK5对比孔。钻探岩心证实，声呐描绘的边界与实际情况完全吻合。更令人振奋的是，通过连续分段探测，项目组不仅摸清了该巷道的走向与发育特征，还修正了历史资料中几处关键的方位偏差——“钻探定点+地下声呐分段循环探测”成套工艺就此成熟。

这意味着，五一四队不只解决了一个项目难题，更开辟了一条治理全充水采空区的全新路径。老窑积水、岩溶空洞……这些曾让无数施工单位提心吊胆的“隐形杀手”，从此有了精准识别的科技手段。目前，项目组正系统总结实战数据，推动该设备向标准化、模块化方向升级，并将在承德地区矿山隐蔽致灾因素普查中规模推广。

来源：i自然客户端