CN105589069B - 一种矿用钻孔雷达超前探水预报装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿用钻孔雷达超前探水预报装置，它的雷达波信号发射模块的信号输出端与发射天线的信号输入端连接，雷达波信号接收模块的信号输入端与接收天线的信号输出端连接；所述雷达波信号发射模块和雷达波信号接收模块的通信端分别与单片机的信号发射通信端和信号接收通信端连接，所述存储器和三维电子罗盘的通信端分别与单片机的数据存储通信端和罗盘数据通信端连接，所述单片机的数据通信端通过探头网口和网线电缆与现场主机的数据通信端连接。本发明可以探测钻孔周围的富水体和导水通道等有害地质体并进行精细有效的探测预报。
Description
技术领域
本发明涉应用地球物理学雷达波探测技术领域，具体地指一种矿用钻孔雷达超前探水预报装置及方法。
背景技术
煤矿超前探水主要是在掘进巷道迎头利用直接或间接的方法向隧道、巷道掘进方向和工作面进行探测，探测前方是否存在有害地质构造或富水体及导水通道，为隧道的安全掘进提供详细的探测资料。
目前用于煤矿超前探测的直接方法为钻探法，间接方法为物探法，其中钻探法虽然钻探的结果比较可靠，但施工周期较长，费用较高，对隧道、巷道的正常生产影响较大。
目前可用于超前探测的物探法主要有三极法超前探测方法、矿井瞬变电磁法、地震波法、钻孔电法和钻孔电磁法。
以上这些地球物理方法都是一种隧道、巷道、工作面或钻孔钻好后的钻孔探测方法，由于巷道或工作面干扰较大，隧道、巷道内的掘进机、底板的铁轨、工字钢支护、锚杆支护、运输皮带支架等各种金属设施对三极法、矿井瞬变电磁法的观测结果影响较大，同时，现场施工设计、数据观测及成果分析较复杂，并且探测参数单一，只利用了电阻率一个参数，排除多解性能力差，结果存在多解性。如果采用上述多种方法组合使用，又大大增加了超前预报的预报成本；而孔钻好后进行的钻孔探测方法由于煤层较软，钻孔经常塌孔而无法进行探测。地震波法主要解决地质构造界面的问题，对构造的富水性无法进行解释；钻孔电法和钻孔电磁法无法对含水体的大小和距离进行判断解释。
参考文献：《电磁测深法原理》1990年、地质出版社，朴化荣著；《时间域电磁法原理》2007年中南大学出版，牛之琏编著《探地雷达理论与应用》2006年、科技出版社，粟毅、黄春琳、雷文太著；《探地雷达方法原理及应用》2006年、科技学出版，曾昭发等编著。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种煤矿钻孔雷达超前探水预报装置及方法，通过该装置和方法，可对掘进隧道、巷道迎头及工作面正在钻进的钻孔进行探测，可以探测钻孔周围0～30米范围内的富水体和导水通道等有害地质体并进行精细有效的探测预报。
为实现此目的，本发明所设计的矿用钻孔雷达超前探水预报装置，它包括现场主机，探头，网线电缆，推杆，设置在探头内的发射天线、接收天线、雷达波信号发射模块、雷达波信号接收模块、单片机、电池、探头网口、第一存储器和三维电子罗盘，其中，所述雷达波信号发射模块的信号输出端与发射天线的信号输入端连接，雷达波信号接收模块的信号输入端与接收天线的信号输出端连接；所述雷达波信号发射模块和雷达波信号接收模块的通信端分别与单片机的信号发射通信端和信号接收通信端连接，所述第一存储器和三维电子罗盘的通信端分别与单片机的数据存储通信端和罗盘数据通信端连接，所述单片机的数据通信端通过探头网口和网线电缆与现场主机的数据通信端连接；所述电池分别向雷达波信号发射模块、雷达波信号接收模块、三维电子罗盘和单片机供电；
所述雷达波信号发射模块和发射天线能在单片机的控制下向待测钻孔周围发射脉冲宽频带雷达波，所述雷达波信号接收模块和接收天线用于接收发射天线发射的直达雷达波信号和待测钻孔周围岩体反射的雷达波信号；
所述单片机用于将接收到的直达雷达波信号和反射雷达波信号进行数字化处理，得到直达雷达波和反射雷达波数字信号，并将该直达雷达波和反射雷达波数字信号与三维电子罗盘测得的钻孔轨迹数据输送到现场主机或保存第一存储器中，所述现场主机用于根据上述直达雷达波和反射雷达波数字信号以及上述钻孔轨迹数据生成对应的雷达波列图和钻孔轨迹图。
一种利用矿用钻孔雷达超前探水预报装置进行超前探水预报的方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：将探头置于待测钻孔孔口；
步骤2：现场主机通过单片机控制雷达波信号发射模块使发射天线发射脉冲宽频雷达波；
步骤3：接收天线接收发射天线发射的直达雷达波信号和待测钻孔周围岩体反射的雷达波信号，雷达波信号接收模块和单片机对接收天线接收的直达雷达波信号和反射雷达波信号进行信号预处理和数字化，然后单片机将直达雷达波和反射雷达波数字信号传输给现场主机；同时，三维电子罗盘测量待测钻孔孔口处的坐标数据，并将待测钻孔孔口处的坐标数据传输给单片机，单片机将待测钻孔孔口处的坐标数据传输给现场主机；
步骤4：利用推杆将探头由待测钻孔孔口向孔底逐步推进，并利用步骤2～步骤3所述的待测钻孔超前探测方法对待测钻孔进行逐点扫描探测，即在每个预设的探测点进行扫描探测，得到待测钻孔孔口至孔底每个预设探测点的直达雷达波信号和反射雷达波信号，以及每个预设探测点的坐标数据，从而得到待测钻孔孔口至孔底所有预设探测点的雷达波数据，以及待测钻孔的轨迹数据；
步骤5：现场主机根据待测钻孔孔口至孔底所有预设探测点的雷达波数据中的雷达波时间和雷达波幅值构建数字化波形图，形成整个待测钻孔深度的二维数字化雷达波列图，现场主机根据接收到的待测钻孔轨迹数据绘制出待测钻孔轨迹图；
步骤6：现场主机根据步骤5中得到的待测钻孔的整个待测钻孔深度的二维数字化雷达波列图和待测钻孔轨迹图，找出所有的雷达波反射的信号，根据雷达波反射信号的幅值判断所有的雷达波反射信号中是否包括由含水体产生的雷达反射波信号，并依据反射雷达波的时间和幅值特征计算出由含水体产生的反射雷达波相对于待测钻孔的位置，这样就可以判断待测钻孔周围岩体是否存在含水体，并得到含水体的位置和含水体离待测钻孔的距离，依此可以做出预报，实现待测钻孔的超前探水及预报。
应用本发明可以实现对隧道、巷道掘进的钻孔进行超前探测预报。相比于现有的超前预报设备和方法，本发明的有益效果主要表现在：
(1)采用本发明，将脉冲宽频带雷达波发射接收探头布置在钻孔中，通过发射脉冲宽频带雷达波来探测钻孔周围不同半径距离的岩层地质特征，判断钻孔周围一定范围内有无含水体等有害地质体。将探头在钻孔内推进并以一定的探测点距进行探测，可以充分利用整个钻孔的深度，探测整个钻孔周围柱状体内的岩层特征，探测范围大，信息多，且相邻测点的测试结果可以相互验证，准确可靠。另外，本发明可大大减少探测钻孔的数量，节省时间和成本，提高工作效益，同时也提高了煤矿井下巷道掘进隐伏水患的排除能力。
(2)采用本发明，实现钻孔内脉冲宽频雷达波发射，探测数据量多，同时又在钻孔内避开井下人为的强干扰背景(由于钻孔周围围岩单一，没有掘进机、底板的铁轨、工字钢支护、锚杆支护、运输皮带支架等各种金属设施)，提高微弱信号的识别和处理能力，这样可确保探测结果准确可靠，为指导巷道掘进提供更科学的依据。
(3)采用本发明，可以实现现场主机探测时实时显示探测结果，自动分析成图并进行预报，无需复杂的人工数据分析和处理阶段；能为地质探测人员快速给出可靠的分析预报资料。因此，本发明的装置具备可操作性、有效性和实用性等优点。
本发明实现巷道钻孔超前探测，利用巷道超前(在巷道掘进面的前方进行钻孔，相对掘进面，钻孔向前方钻进)的钻孔进行物探，对钻孔周围半径0～30米范围内进行精细扫描近距离探测，是钻探和物探有机的结合，这样既可提高物探的探测精度又可减少钻探的钻孔数量，做到掘进巷道超前精准探测。
附图说明
图1为本发明结构部分的使用状态示意图；
图2为本发明中现场主机部分的结构框图；
图3为本发明中探头的结构框图；
图4为本发明中探头中PVC塑料管内的结构示意图。
其中，1—现场主机、1.1—中央处理器、1.2—第二存储器、1.3—人机交互设备、1.4—主机网口、1.5—系统总线、2—探头、2.1—发射天线、2.2—接收天线、2.3—雷达波信号发射模块、2.4—雷达波信号接收模块、2.5—单片机、2.6—电池、2.7—探头网口、2.8—第一存储器、2.9—三维电子罗盘、3—网线电缆、4—推杆、5—待测钻孔、6—发射天线圆柱形安装座、7—接收天线圆柱形安装座、8—巷道、9—围岩、10—PVC塑料管。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
如图1～4所示矿用钻孔雷达超前探水预报装置，它包括现场主机1(设置在巷道9内)，探头2，网线电缆3，推杆4，设置在探头2内的发射天线2.1、接收天线2.2、雷达波信号发射模块2.3、雷达波信号接收模块2.4、单片机2.5、电池2.6、探头网口2.7、第一存储器2.8和三维电子罗盘2.9，其中，所述雷达波信号发射模块2.3的信号输出端与发射天线2.1的信号输入端连接，雷达波信号接收模块2.4的信号输入端与接收天线2.2的信号输出端连接；所述雷达波信号发射模块2.3和雷达波信号接收模块2.4的通信端分别与单片机2.5的信号发射通信端和信号接收通信端连接，所述第一存储器2.8和三维电子罗盘2.9的通信端分别与单片机2.5的数据存储通信端和罗盘数据通信端连接，所述单片机2.5的数据通信端通过探头网口2.7和网线电缆3与现场主机1的数据通信端连接；所述电池2.6分别向雷达波信号发射模块2.3、雷达波信号接收模块2.4、三维电子罗盘2.9和单片机2.5供电；
所述雷达波信号发射模块2.3和发射天线2.1能在单片机2.5的控制下向待测钻孔5周围发射脉冲宽频带雷达波，所述雷达波信号接收模块2.4和接收天线2.2用于接收发射天线2.1发射的直达雷达波信号和待测钻孔5周围岩体(即围岩9)反射的雷达波信号；该反射的雷达波信号到达接收天线2.2的时间和信号幅值与待测钻孔5周围岩体性质和岩体结构面的距离有关；
所述单片机2.5用于将接收到的直达雷达波信号和反射雷达波信号进行数字化处理，得到直达雷达波和反射雷达波数字信号，并将该直达雷达波和反射雷达波数字信号与三维电子罗盘2.9测得的钻孔轨迹数据通过探头网口2.7和网线电缆3输送到现场主机1或保存第一存储器2.8中，所述现场主机1用于根据上述直达雷达波和反射雷达波数字信号以及上述钻孔轨迹数据生成对应的雷达波列图和钻孔轨迹图。现场主机1利用雷达在地质调查、环境与工程和无损探测等领域的如下理论，并根据反射波的时间和幅值特征及反射波出现在探测钻孔5的位置，可以判断钻孔周围岩体是否存在含水体及含水体的位置和离钻孔的距离，依此可以做出预报，这样就实现了待测钻孔的超前探测及预报。
任何一种地球物理探测方法都是利用介质物理性质的差异来进行探测，电阻率、介电常数、导磁率是表征介质的电磁性质的主要参数。探地雷达在地质调查、环境与工程和无损探测等领域的应用中，决定速度的主要因素是介电常数。一般岩石的介电常数较小，在4～7以内，水的介电常数是80。则雷达波在岩石中的传播速度V可以推导出如公式(1)的关系，雷达波从钻孔周围岩体介质进入到含水体介质的雷达波反射系数如公式(2)，根据公式(2)可以推断出雷达波遇到含水体时的反射雷达波的幅值。
其中：v为雷达波在岩体中的传播速度，ε为岩体的介电常数。
其中：n为雷达波的反射率，V1为雷达波在岩体介质中的传播速度；V2为雷达波在含水体介质中的传播速度，ε1－岩体介质1的介电常数，ε2为岩体介质2的介电常数。
雷达反射波传播距离计算公式：
其中：R为雷达反射波某一时间传播到离钻孔测点的距离；v为雷达波在钻孔周围岩石中的传播速度，t为雷达反射波的某一传播时间。
钻孔探测雷达波的波列图和钻孔轨迹图及距离计算过程为现有技术，详见参考文献：《探地雷达理论与应用》2006年、科技出版社，粟毅、黄春琳、雷文太著；《探地雷达方法原理及应用》2006年、科技学出版，曾昭发等编著。
上述技术方案中，所述现场主机1包括中央处理器1.1、第二存储器1.2、人机交互设备1.3、主机网口1.4和系统总线1.5，其中，所述第二存储器1.2、人机交互设备1.3和中央处理器1.1的通信端均与系统总线1.5连接，所述系统总线1.5通过主机网口1.4连接探头网口2.7。上述人机交互设备1.3包括触摸屏、显示屏、USB接口和光电旋钮相当于电脑鼠标。上述主机网口1.4和探头网口2.7通过网线电缆3连接。
上述技术方案中，所述探头2内固定有发射天线圆柱形安装座6和接收天线圆柱形安装座7，所述发射天线圆柱形安装座6的内部同轴固定有两个发射天线2.1，所述两个发射天线2.1均为圆锥铜管发射天线，两个圆锥铜管发射天线的输入端均连接雷达波信号发射模块2.3的信号输出端，两个圆锥铜管发射天线的圆锥端相对设置；
所述接收天线圆柱形安装座7的内部同轴固定有两个接收天线2.2，所述两个接收天线2.2均为圆锥铜管接收天线，两个圆锥铜管接收天线的输出端均连接雷达波信号接收模块2.4的信号输入端，两个圆锥铜管接收天线的圆锥端相对设置，上述发射天线2.1和接收天线2.2均为对称半波长天线，因此每种天线必须设置两个。另外，将发射天线2.1设置为圆锥铜管发射天线，将接收天线2.2设置为圆锥铜管接收天线均是根据对称半波长的需要，铜管的电阻小，信号质量好。上述将圆锥铜管天线的圆锥端相对设置是对称半波长和阻抗匹配的需要。
上述技术方案中，发射天线圆柱形安装座6和接收天线圆柱形安装座7均为直径45mm的PVC(Polyvinyl chloride，聚氯乙烯)塑料安装座。上述方案中选择的PVC塑料材料起到绝缘隔离天线作用。
上述技术方案中，两个圆锥铜管发射天线的大小和形状均相同，圆锥铜管发射天线的铜管部分直径范围为39～42mm，圆锥铜管发射天线的整体长度范围为498～510mm。两个圆锥铜管接收天线的大小和形状均与圆锥铜管发射天线相同。
上述技术方案中，所述探头2内固定有PVC塑料管10，所述发射天线圆柱形安装座6和接收天线圆柱形安装座7同轴密封在PVC塑料管10内。该PVC塑料管10为圆柱形PVC塑料管，该PVC塑料管10的直径范围为50mm。
上述技术方案中，所述发射天线圆柱形安装座6内的两个发射天线2.1之间的距离范围为3～5mm。所述接收天线圆柱形安装座7内的两个接收天线2.2之间的距离范围为3～5mm。上述两天线之间距离的选择是天线阻抗匹配的需要，在这段距离信号效果最好。
以上探头2内的具体设计能使发射天线2.1和接收天线2.2全方位发射、接收雷达波信号。
一种利用矿用钻孔雷达超前探水预报装置进行超前探水预报的方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：将探头2置于待测钻孔5孔口；
步骤2：现场主机1通过单片机2.5控制雷达波信号发射模块2.3使发射天线2.1发射脉冲宽频雷达波；
步骤3：接收天线2.2接收发射天线2.1发射的直达雷达波信号和待测钻孔5周围岩体反射的雷达波信号，雷达波信号接收模块2.4和单片机2.5对接收天线2.2接收的直达雷达波信号和反射雷达波信号进行信号预处理和数字化，然后单片机2.5将直达雷达波和反射雷达波数字信号传输给现场主机1；同时，三维电子罗盘2.9测量待测钻孔5孔口处的坐标数据，并将待测钻孔5孔口处的坐标数据传输给单片机2.5，单片机2.5将待测钻孔5孔口处的坐标数据传输给现场主机1；
步骤4：利用推杆4将探头2由待测钻孔5孔口向孔底逐步推进，并利用步骤2～步骤3所述的待测钻孔超前探测方法对待测钻孔5进行逐点扫描探测，即在每个预设的探测点进行扫描探测，得到待测钻孔5孔口至孔底每个预设探测点的直达雷达波信号和反射雷达波信号，以及每个预设探测点的坐标数据，从而得到待测钻孔5孔口至孔底所有预设探测点的雷达波数据，以及待测钻孔5的轨迹数据；
步骤5：现场主机1根据待测钻孔5孔口至孔底所有预设探测点的雷达波数据中的雷达波时间和雷达波幅值构建数字化波形图，形成整个待测钻孔深度的二维数字化雷达波列图，现场主机1根据接收到的待测钻孔5轨迹数据绘制出待测钻孔5轨迹图；上述二维数字化雷达波列图以待测钻孔5的深度和接收天线2.2接收雷达波的时间为坐标轴。
步骤6：现场主机1根据步骤5中得到的待测钻孔5的整个待测钻孔深度的二维数字化雷达波列图和待测钻孔5轨迹图，找出所有的雷达波反射的信号，根据雷达波反射信号的幅值利用公式(2)判断所有的雷达波反射信号中是否包括由含水体产生的雷达反射波信号，并依据反射雷达波的时间t和幅值特征利用上述公式(3)计算出由含水体产生的反射雷达波相对于待测钻孔5的位置，这样就可以判断待测钻孔5周围岩体是否存在含水体，并得到含水体的位置和含水体离待测钻孔5的距离，依此可以做出预报，实现待测钻孔的超前探水及预报。
上述技术方案中，如果确定出待测钻孔5周围岩体存在含水体，现场主机1根据步骤5中得到的待测钻孔5的整个待测钻孔深度的二维数字化雷达波列图和待测钻孔5轨迹图，并依据直达雷达波和反射雷达波的时间和幅值特征及反射雷达波出现在待测钻孔5的位置即可确定含水体的具体位置和离待测钻孔5的距离，依此可以做出预报，这样就实现了待测钻孔5的超前探水及预报。
上述技术方案中，相邻两个预设探测点的距离相等，且相邻两个预设探测点的距离范围均为10cm～20cm。上述探测点的设置形式能提高超前探水预报的精度。
上述技术方案中，所述脉冲宽频雷达波的频率范围为20MHz～200MHz。该频率能确保探测钻孔周围30米的范围及判定此范围是否有含水体的存在。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (8)
1.一种利用矿用钻孔雷达超前探水预报装置进行超前探水预报的方法，所述矿用钻孔雷达超前探水预报装置包括现场主机(1)，探头(2)，网线电缆(3)，推杆(4)，设置在探头(2)内的发射天线(2.1)、接收天线(2.2)、雷达波信号发射模块(2.3)、雷达波信号接收模块(2.4)、单片机(2.5)、电池(2.6)、探头网口(2.7)、第一存储器(2.8)和三维电子罗盘(2.9)，其中，所述雷达波信号发射模块(2.3)的信号输出端与发射天线(2.1)的信号输入端连接，雷达波信号接收模块(2.4)的信号输入端与接收天线(2.2)的信号输出端连接；所述雷达波信号发射模块(2.3)和雷达波信号接收模块(2.4)的通信端分别与单片机(2.5)的信号发射通信端和信号接收通信端连接，所述第一存储器(2.8)和三维电子罗盘(2.9)的通信端分别与单片机(2.5)的数据存储通信端和罗盘数据通信端连接，所述单片机(2.5)的数据通信端通过探头网口(2.7)和网线电缆(3)与现场主机(1)的数据通信端连接；所述电池(2.6)分别向雷达波信号发射模块(2.3)、雷达波信号接收模块(2.4)、三维电子罗盘(2.9)和单片机(2.5)供电；
所述雷达波信号发射模块(2.3)和发射天线(2.1)能在单片机(2.5)的控制下向待测钻孔(5)周围发射脉冲宽频带雷达波，所述雷达波信号接收模块(2.4)和接收天线(2.2)用于接收发射天线(2.1)发射的直达雷达波信号和待测钻孔(5)周围岩体反射的雷达波信号；
所述单片机(2.5)用于将接收到的直达雷达波信号和反射雷达波信号进行数字化处理，得到直达雷达波和反射雷达波数字信号，并将该直达雷达波和反射雷达波数字信号与三维电子罗盘(2.9)测得的钻孔轨迹数据输送到现场主机(1)或保存第一存储器(2.8)中，所述现场主机(1)用于根据上述直达雷达波和反射雷达波数字信号以及上述钻孔轨迹数据生成对应的雷达波列图和钻孔轨迹图；
利用矿用钻孔雷达超前探水预报装置进行超前探水预报的方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：将探头(2)置于待测钻孔(5)孔口；
步骤2：现场主机(1)通过单片机(2.5)控制雷达波信号发射模块(2.3)使发射天线(2.1)发射脉冲宽频雷达波；
步骤3：接收天线(2.2)接收发射天线(2.1)发射的直达雷达波信号和待测钻孔(5)周围岩体反射的雷达波信号，雷达波信号接收模块(2.4)和单片机(2.5)对接收天线(2.2)接收的直达雷达波信号和反射雷达波信号进行信号预处理和数字化，然后单片机(2.5)将直达雷达波和反射雷达波数字信号传输给现场主机(1)；同时，三维电子罗盘(2.9)测量待测钻孔(5)孔口处的坐标数据，并将待测钻孔(5)孔口处的坐标数据传输给单片机(2.5)，单片机(2.5)将待测钻孔(5)孔口处的坐标数据传输给现场主机(1)；
步骤4：利用推杆(4)将探头(2)由待测钻孔(5)孔口向孔底逐步推进，并利用步骤2～步骤3所述的待测钻孔超前探测方法对待测钻孔(5)进行逐点扫描探测，即在每个预设的探测点进行扫描探测，得到待测钻孔(5)孔口至孔底每个预设探测点的直达雷达波信号和反射雷达波信号，以及每个预设探测点的坐标数据，从而得到待测钻孔(5)孔口至孔底所有预设探测点的雷达波数据，以及待测钻孔(5)的轨迹数据；
步骤5：现场主机(1)根据待测钻孔(5)孔口至孔底所有预设探测点的雷达波数据中的雷达波时间和雷达波幅值构建数字化波形图，形成整个待测钻孔深度的二维数字化雷达波列图，现场主机(1)根据接收到的待测钻孔(5)轨迹数据绘制出待测钻孔(5)轨迹图；
步骤6：现场主机(1)根据步骤5中得到的待测钻孔(5)的整个待测钻孔深度的二维数字化雷达波列图和待测钻孔(5)轨迹图，找出所有的雷达波反射的信号，根据雷达波反射信号的幅值判断所有的雷达波反射信号中是否包括由含水体产生的雷达反射波信号，并依据反射雷达波的时间和幅值特征计算出由含水体产生的反射雷达波相对于待测钻孔(5)的位置，这样就可以判断待测钻孔(5)周围岩体是否存在含水体，并得到含水体的位置和含水体离待测钻孔(5)的距离，依此可以做出预报，实现待测钻孔的超前探水及预报。
2.根据权利要求1所述的超前探水预报的方法，其特征在于：所述现场主机(1)包括中央处理器(1.1)、第二存储器(1.2)、人机交互设备(1.3)、主机网口(1.4)和系统总线(1.5)，其中，所述第二存储器(1.2)、人机交互设备(1.3)和中央处理器(1.1)的通信端均与系统总线(1.5)连接，所述系统总线(1.5)通过主机网口(1.4)连接探头网口(2.7)。
3.根据权利要求1所述的超前探水预报的方法，其特征在于：所述探头(2)内固定有发射天线圆柱形安装座(6)和接收天线圆柱形安装座(7)，所述发射天线圆柱形安装座(6)的内部同轴固定有两个发射天线(2.1)，所述两个发射天线(2.1)均为圆锥铜管发射天线，两个圆锥铜管发射天线的输入端均连接雷达波信号发射模块(2.3)的信号输出端，两个圆锥铜管发射天线的圆锥端相对设置；
所述接收天线圆柱形安装座(7)的内部同轴固定有两个接收天线(2.2)，所述两个接收天线(2.2)均为圆锥铜管接收天线，两个圆锥铜管接收天线的输出端均连接雷达波信号接收模块(2.4)的信号输入端，两个圆锥铜管接收天线的圆锥端相对设置。
4.根据权利要求3所述的超前探水预报的方法，其特征在于：所述探头(2)内固定有PVC塑料管(10)，所述发射天线圆柱形安装座(6)和接收天线圆柱形安装座(7)同轴密封在PVC塑料管(10)内。
5.根据权利要求3所述的超前探水预报的方法，其特征在于：所述发射天线圆柱形安装座(6)内的两个发射天线(2.1)之间的距离范围为3～5mm。
6.根据权利要求3所述的超前探水预报的方法，其特征在于：所述接收天线圆柱形安装座(7)内的两个接收天线(2.2)之间的距离范围为3～5mm。
7.根据权利要求1所述的超前探水预报的方法，其特征在于：相邻两个预设探测点的距离相等，且相邻两个预设探测点的距离范围均为10cm～20cm。
8.根据权利要求1所述的超前探水预报的方法，其特征在于：所述脉冲宽频雷达波的频率范围为20MHz～200MHz。
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