煤矿井下综合物探超前探测技术与应用
煤矿井下综合物探超前探测技术与应用
煤矿井下综合物探超前探测技术与应用摘要：对我国煤矿井下推广使用的地球物理探测技术进行了回顾，着重介绍了瑞利波和直流电法两种超前探测技术的新进展；结合七台河、平顶山等煤矿的应用实例，分析了煤矿井下超前地质预测的潜力，提出了煤矿井下超前探测技术的发展方向。
关键词：矿井；超前探测；瑞利波；直流电法由于矿井开采地质条件不清，引起水害和瓦斯灾害等，常常给煤炭企业带来不可估量的经济损失和人员伤亡。
煤矿井下地球物理超前探测技术借助井下的井巷及钻孔，在全空间条件下观测特定的地球物理场，结合钻探、巷探和矿井地质资料综合分析，对目标地质体进行超前预测，可为煤矿安全高效开采提供地质信息支持。
1煤矿井下超前探测技术综述随着电子技术、信息技术、计算技术和网络技术的发展与进步，自20世纪90年代以来，综合物探手段能够为建井设计、采场布置、工作面准备和回采过程等提供逐级深入的超前地质预测信息支持，使得开采水文地质条件探査和预测的效率大幅度提高，成为煤矿井下超前探测的主要技术手段。
目前，煤矿井下超前探测技术已形成了多种探测手段相结合的立体探测技术体系。
矿井物探主要有弹性波构造探测和电磁法探测两大类技术。
1.1井下弹性波探测方法技术弹性波探测技术以弹性波理论为基础，对矿井地质构造的超前探测具有针对性强和探测精度高的特点，主要有瑞利波、巷道地震超前预测技术(TSP)等。
瑞利波探测技术借助煤矿井下煤层与围岩的波阻抗差异来识别分层界面和断层位置，并用于巷道掘进工作面前方80爪范围内小构造的超前探测，如断层、裂隙带、煤层变薄等。
TSP探测技术采用反射地震勘探技术原理，通过对井巷波场分析，按照一维波动理论近似解释，可以较好地探测工作面前方断层的位置。
该技术受煤层顶、底板及侧邦异常影响较大，现场条件要求较高。
1.2井下电磁法探测技术矿井电磁法探测技术以煤岩体的电性差异为基础，特别适用于含水异常体的探测，主要包括地质雷达、直流电法、音频电穿透、瞬变电磁探测技术等。
煤矿井下掘进工作面超前物探技术分析
煤矿井下掘进工作面超前物探技术分析摘要：随着煤矿井下开采深度的增加，掘进难度随之增加，掘进过程中面临的隐患越来越多，为了保证煤矿井下开采安全，煤矿企业应提前使用超前物探技术调查清楚掘进位置的地质分布情况，精准分析矿井岩石分布状况、含水量情况，按照钻探获得的结果，设计并不断健全煤矿井下掘进工作方案，使整个井下掘进工作处于有序进行的状态。
本文首先分析常用的超前物探技术，其次探讨煤矿井下掘进工作面超前物探技术方案，以期对相关研究产生一定的参考价值。
关键词：煤矿井下；掘进工作面；超前物探技术引言：在煤矿井下掘进深度越来越大的情况下，地壳应力随之增高，探测难度随之增大，在煤矿开采过程中出现安全事故的可能性比较高，极易产生塌陷问题、沉降问题。
因此在进行煤矿井下开采作业之前，煤矿企业应当安排专业人员使用超前物探技术调查清楚井下作业情况，然后结合具体情况不断健全煤矿井下开采方案，有助于提高煤矿井下开采效率和开采质量。
1煤矿井下超前物探技术特点、原理通过合理使用超前物探技术能够精准监测煤矿井下地质状况，保证煤矿井下掘进工程处于安全开展的状态，超前物探技术特点主要包括三个，第一，精准性比较高，在煤矿井下开采工作实施过程中使用一些比较先进的机械设备，能够将开采误差控制在小于5%的范围，第二，探测范围明显大于其他探测技术，能够准确探测煤矿井下煤层位置的岩石厚度、煤层厚度，第三，需要投入的成本相对而言比较少，安全性比较高，将物探技术运用在煤矿井下掘进工作面中，能够节省探测时间、探测成本，而且可以避免隐患问题对钻探结果精准性产生不利影响[1]。
超前物探技术主要是使用钻井方式、地球物理勘探方式预测评估煤层中存在潜在危险的区域，一般情况下采煤工作面前方、采煤煤层存在潜在危险的可能性比较大。
2常用的超前物探技术2.1地震波探测技术地震波探测主要是借助地震波反射进行勘探工作，地震波在向下传播、向前传播的时候会受到波阻抗影响，地震波在碰到岩石破碎带或是断层位置时，部分信号会在折射影响下顺利进入到介质之中，地震检波器能够接收到地震波反射信号，此时反射波强度、传输时间和反射面性质、位置信息具有直接关系，此时工作人员即可根据反射波特点分析判断煤矿井下掘进工作面是否存在采空区、岩石破碎带或是断层情况，能够为设计煤矿井下开采方案提供充足的参考依据。
井下综合物探技术在司马矿安城断层探测中的应用
井下综合物探技术在司马矿安城断层探测中的应用摘要：随着煤矿综合机械化的不断发展，对地质工作的要求越来越高，司马煤矿三采区胶带巷掘进前方存在一安城正断层，为了提前更合理的设计巷道，保障安全生产，综合利用地震波超前探测技术和矿井瞬变电磁法技术对巷道迎头前方安城断层及附近小型断裂构造的位置、富导水性做了进一步探测，通过验证情况分析认为：利用地震波超前探测技术和矿井瞬变电磁法技术既可以探测巷道前方构造的位置以及富导水性，又可以将两种物探结论综合分析，相互验证，提高井下物探资料解释的精度和可靠性。
关键词：综合物探构造异常区富水性引言：山西潞安集团司马煤业有限公司现主采3#煤层，其中在三采区胶带巷掘进前方部位存在一安城正断层，该断层在《司马矿地质报告》和《山西潞安集团司马煤业有限公司五采区三维地震勘探报告》成果中分别做了解释，根据三维地震勘探显示，安城正断层位置较地质报告向北偏移了约60m，工作面掘进位置附近断层走向ne62°，倾向se152°，倾角68.09?，落差为21m。
由于该断层落差较大、延伸较长，根据地面电法勘探成果表明其局部富水，为了提前更合理的设计巷道，给巷道顺利通过安城正断层提供准确地质资料，保障安全生产。
考虑到井下物探比地面物探更接近观测实体，分辨率高等特点，井下进一步采用矿井巷道震波超前探测技术和矿用瞬变电磁探测技术进行探查，取得了理想的勘探效果。
1、技术原理1.1矿井巷道震波超前探测技术（msp）msp技术基于反射波地震勘探原理，利用矿井巷道空间布置激发点和接收点，地震波在指定的震源点（巷道的左或右侧边）作小量炸药（锤击）产生，地震波在地层中以球面波传播，当遇到波阻抗界面（断层、岩石破碎带和岩性变化等）时，一部分信号被反射回来，反射信号被高灵敏度检波器所接收。
在全空间波场条件下，巷道前方界面的反射波在时距规律、相位特征与巷道周边界面具有明显差异，这为利用地震反射波来探测前方构造提供了有利条件。
综合物探技术在正通煤业巷道超前探测中的应用
・ ２ ９・
图 ６ 单点探测结果与验证 的基础 上设 计 研制 的沿巷 道后 方布 置震 源 点和 传感 器 ，来探 测 推测 为构 造或裂 隙发 育 。 巷道 前 方断 裂 构造 、 岩 溶 陷落 柱 、 煤 岩 层 破碎 带 、 采 空 区等 地 质 综合 瞬变 电磁法 探测结 果与 震波 法探测 结果 分析 ： 推测 在迎 头前 方 ２ ０ ～ ２ ４ ｍ 左 右小 构造 或 裂 隙发 育 ， 具 有 一定 导 水性 ； 在 迎 异常界 面【 ３ 】 。 ２ 工 程 实 例 头前方 ３ ８ — ３ ９ ｍ左右 小构 造或裂 隙发 育 ，具有 一定 的 导水性 ； 震 ２ ． １ 工 程 概 况 波法探 测结 果显示 的其 他异 常界 面导水 性较 差 。 ３ 验证 资料 正通煤业 ２ ０ １材 料 巷 在 煤 层 位 掘 进 ， 煤 层 厚 度 １ ． ８ ￣ ２ ． ２ ｍ， 顶底 板 为砂 岩 ， 采 用锚 杆锚 索 钢筋 托 梁联 合 支 护 。本 ２ ０ １材料 巷在 掘进过 程 中实际 揭露情 况如下 ： ａ ． 在 当 日迎 头 前 方 ４ ～ ８ ． ６ ｍ（ Ｇ ４点 前 ２ １ ４ ～ ２ １ ８ ． ６ ｍ） 处 揭 露 一 次综 合 物探 施工 地 点位 于 ２ ０ １ 材 料 巷迎 头 ｃ ４点 前 ２ １ ０ ｍ位置， 材 料 巷沿 ７ ｏ上 山掘 进 ，探 测 目的 为探 测材 料 巷迎 头 前方 断 裂 断层带 ， 落差 均在 １ ． ２ ￣ ２ ． ２ ｍ， 未 出水 ； 构造、 陷落柱 及采 空 区等地质 异常 体 ， 并 对其 富水性 进行 评 价 。 ｂ ． 在 当 日迎 头前 方 ２ １ ｍ（ Ｇ ４ 点前 ２ ３ １ ｍ）处揭 露 一落 差 为 ２ ． ８ ｍ 的正 断 层 ， 顶 板 出水 ， 水量 １ ２ ～ １ ４ ｍ ３ ／ ｈ， 水源为 ２ 撑煤 顶 板 ２ ． ２ 现 场布 置
煤矿井下掘进工作面超前物探技术分析
当代化工研究CCModern Chemical Research»Q 2021•01技术应用与研究煤矿井下掘进工作面超前物探技术分析*杨菲(山西同煤集团朔州煤电公司山西036000)摘耍：煤矿企业在矿井下进行掘进工作时，可能存在一些安全隐患，因此在进行掘进工作的施工过程中需要科学合理餉使用超前物探技术.在具体的工作过程中，超前物探技术有两种不同的探测技术，分别是直流电法和刃匝变电磁探测技术，科学妁使用此种探测技术可以准确的了解矿井前方的含水性和岩层的一些基本构造情况等.所以本文介绍了超前物探技术餉特点和重要原理，并根据具体餉井下掘进工程制定合理的施工设计方案.关键词：掘进工作面；超前物探技术；施工方案中图分类号：TD163文献标识码：AAnalysis of Advanced Geophysical Prospecting Technology in Underground TunnelingFace of Coal MineYang Fei(Shuozhou Coal and Electricity Company,Shanxi Tongmei Group,Shanxi,036000) Abstracts There may be some potential safety hazards when coal mining enterprises carry out excavation work under the mine,so it is necessary to use advanced geophysical prospecting technology scientifically and reasonably in the construction process of excavation work.In the specific working p rocess,there are two different detection technologies of a dvanced geophysical p rospecting technology,namely,direct current method and electromagnetic detection technology of e dge change.Scientific use of t his detection technology can accurately understand the water content in front of t he mine and some basic structural conditions of r ock strata.Therefore,this paper introduces the characteristics and important p rinciples of advanced geophysical p rospecting technology,and makes a reasonable construction design scheme according to the specific underground excavation engineering.Key words：heading f ace^advanced geophysical p rospecting technology construction scheme引言现如今，我国的经济正在快速发展，社会的进步和人们生活水平的提高对煤炭的需求量逐渐增加，所以我国的煤矿企业要利用先进的技术来提高煤炭的生产率和生产质量。
综合电法超前探在煤矿的应用
案例二：某矿区水害防治预警
总结词
综合电法超前探可以有效地预测矿区可能发 生的水害，为采取防治措施提供了可靠依据 。
详细描述
在某矿区生产过程中，为了预防水害的发生 ，采用综合电法超前探技术对矿区进行探测 。根据探测结果，及时采取防治措施，有效
地降低了水害事故的发生率。
案例三：某矿区瓦斯突出预警
总结词
综合电法超前探在煤矿的应 用
2023-11-05
目 录
• 综合电法超前探技术概述 • 综合电法超前探技术的基本原理 • 综合电法超前探技术在煤矿的应用 • 综合电法超前探技术的优势和局限性 • 综合电法超前探技术的发展趋势和展望 • 案例分析与应用实例
01
综合电法超前探技术概述
综合电法超前探技术简介
在某矿区采煤工作面回采过程中，为了了解顶底板的状 况，采用综合电法超前探技术进行探测。根据探测结果 ，及时采取相应的安全生产措施，确保了采煤工作的安 全顺利进行。
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THANKS
综合电法超前探技术需要专业的技术人员进行操作和维护，对技 术要求较高。
设备成本高
虽然综合电法超前探技术的单次成本较低，但是前期需要投入较 多的设备成本。
05
综合电法超前探技术的发 展趋势和展望
提高探测精度和可靠性
采用高精度数据采集 技术：采用高分辨率 、高灵敏度的数据采 集设备，提高数据的 精度和可靠性。
同时，该技术还可以为煤矿资源开发和综合利用提供基础地质资料，提高资源的 综合利用效率。
02
综合电法超前探技术的基 本原理
电阻率法的基本原理
电阻率法是以岩、矿石的电阻率差异为基础，通过观测和 研究人工建立的电流场分布规律，以解决水文、地质和工 程地质等问题的方法。
多种物探技术在矿井导水构造超前探测中的实际应用简析
多种物探技术在矿井导水构造超前探测中的实际应用简析
随着采矿工作的深入进行，地下水问题在矿井建设和生产中逐渐成为重要的挑战。
矿井导水构造是指在矿山开采过程中为防止地下水涌入矿井或者控制地下水涌出而设置的各种导水设施。
为了对矿井导水构造进行超前探测，采用多种物探技术进行实际应用是非常必要的。
本文将对多种物探技术在矿井导水构造超前探测中的实际应用进行简要的分析和总结。
一、地震勘探技术
地震勘探技术是一种常用的物探技术，通过地震波在地下介质中的传播状况，可以获取地下介质的相关信息。
在矿井导水构造超前探测中，地震勘探技术可以通过设置地震触发器和地震检波器，利用地震波在地下介质中的传播路径来获取地下水流路径及其流速、流量等信息，从而辅助矿井导水构造的设置和规划。
通过地震勘探技术还可以探测地下岩层的裂隙、断层等情况，为矿井导水构造的设计提供重要的地质信息。
二、电磁法探测技术
三、地球化学探测技术
在实际的矿井导水构造超前探测中，以上多种物探技术可以根据具体情况进行综合应用。
通过综合分析不同物探技术的数据，可以更全面、准确地获取地下水的相关信息，为矿井导水构造的超前探测提供重要的技术支持。
多种物探技术在矿井导水构造超前探测中的实际应用具有重要的意义。
通过综合应用地震勘探技术、电磁法探测技术、地球化学探测技术和地震电磁联合探测技术，可以更全面、准确地获取地下水的相关信息，为矿井导水构造的超前探测提供重要的技术支持，从而保障矿山的安全生产。
希望这些物探技术在矿山生产中得到更广泛的应用，为我国矿山的持续发展和安全生产作出更大的贡献。
煤矿井下综合物探超前探测技术与应用
煤矿井下综合物探超前探测技术与应用
李萍
【期刊名称】《煤田地质与勘探》
【年(卷),期】2012(040)004
【摘要】对我国煤矿井下推广使用的地球物理探测技术进行了回顾,着重介绍了瑞利波和直流电法两种超前探测技术的新进展；结合七台河、平顶山等煤矿的应用实例,分析了煤矿井下超前地质预测的潜力,提出了煤矿井下超前探测技术的发展方向.【总页数】4页(P75-78)
【作者】李萍
【作者单位】中煤科工集团西安研究院,陕西西安710077
【正文语种】中文
【中图分类】P631
【相关文献】
1.煤矿井下综合物探超前探测技术及其应用 [J], 王春霖
2.煤矿井下综合物探超前探测技术及其应用 [J], 王春霖;
3.煤矿井下综合物探超前探测技术与应用 [J], 崔洪亮
4.煤矿井下综合物探超前探测技术与应用 [J], 李健;许海涛;李永军
5.煤矿井下综合物探超前探测技术及其应用 [J], 范晓飞
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超前探测物探技术在中小型矿井中的应用
２ 资 料 处理
１ 节约 了大 量 的人 力 、 力 。 ） 物
首先对原始观测数据进Байду номын сангаас整理 经过反复对畸变数据 的剔除与
２） 更准确地探明了巷道的地质及水灾情况。 ３） 进一步确保了安全生产 。 ４） 为开发 己 １ 煤层提供 了坚 实的技术基础。 ８
下 的 安全 生 产 。 关键 词 ： 控 系统 监 分 站 电源 转 换器 断 电器 探头
控系统 而言 ， 在掘进 工作面 中用 １７ ２ Ｖ交流 电作为电源箱的输入 电 压存在 以下不足 ：１ 电源取用不便 ， （） 需从 非掘进工作面的信号或照 明 线 路 上 间接 取 出（ 进 工 作 面 的 信 号 、 明线 路 受风 电 、 掘 照 瓦斯 斯 电 闭锁开 关控 制）（ ）由于 １ ７ ；２ ２ Ｖ交 流 电压均 由照 明信 号 综合 保 护 装 置提供 ， 一旦停 电需人工复 电；３） （ 井下照 明、 信号线路 不确定 因素 较多 ， 负荷随机变动较大 ， 常因工作 需要（ 更换照明灯或做 试验 ） 或 线路漏 电、 断线等原 因造成停 电频繁 ；４ 综合保护装置 出现故障， （） 被迫停 电进行检修 ；５） （ 由于人为因素， 有时出现送电不及时或送不 上 电现象。上述原因易造成监控 系统交流 电源中断、 系统收不到信 由隔爆兼本安型 电源箱、 本安型交换机、 本安型监控分站、 电器及 息、 断 瓦斯、 电闭锁功能失效 ， 影响到监控 系统 的安全运行。 虽然 ， 监控 控 头 组 成 。 该 系统 具 有 功 能 齐 全 ， 数据 准确 ， 制 范 围 广 等 许 多 优 控 系统 的 电源箱 内装 有 备用 电池 ，但 其 维 持 时 间 一般 不 足 ２小时 ， 难
多种物探技术在矿井导水构造超前探测中的实际应用简析
多种物探技术在矿井导水构造超前探测中的实际应用简析1. 引言1.1 研究背景矿井导水构造是矿井工程中一个至关重要的环节，导水构造的存在直接影响到矿井的安全生产和经济效益。
在矿井导水构造的设计和施工过程中，精准的地质探测是至关重要的。
传统的地质勘探方法存在着局限性，无法满足对矿井导水构造进行精准探测的需求。
利用多种物探技术对矿井导水构造进行超前探测成为了一种必然的趋势。
随着科技的不断进步，地球物理探测技术得到了广泛应用，包括地震勘探技术、电磁法和重磁法等。
这些物探技术可以提供矿井导水构造的地质、地下水、构造等信息，为矿井导水构造的设计和施工提供重要参考。
研究利用多种物探技术在矿井导水构造超前探测中的应用具有重要的理论和实际意义。
本文将对多种物探技术在矿井导水构造探测中的实际应用进行简要分析，以期为矿井导水构造的精准探测提供参考依据。
1.2 研究目的研究目的是通过对多种物探技术在矿井导水构造超前探测中的实际应用进行分析，探讨如何有效地预测和识别矿井导水构造，提高对矿井水文地质情况的认识，从而为矿山安全生产和水资源合理利用提供科学依据。
具体目的包括：1.深入了解地震勘探技术、电磁法和重磁法在矿井导水构造探测中的原理和特点；2.探讨各种物探技术在矿井导水构造探测中的实际应用效果和优缺点；3.通过综合案例分析，总结不同物探技术在矿井导水构造探测中的适用性和局限性；4.探讨物探技术在矿井导水构造探测中的未来发展方向，为相关领域的研究和实践提供参考。
本研究旨在为矿山水文地质勘查和防治矿井水害工作提供理论和技术支撑，推进矿井水管理和资源利用水平的提高。
1.3 研究意义矿井导水构造是矿井工程中一个重要的问题，对于矿井的安全生产和生产效率起着至关重要的作用。
随着矿工程深入发展，矿井导水构造的探测也变得越来越关键。
多种物探技术在矿井导水构造超前探测中的应用，可以提供可靠的地质信息和导水构造的位置、形态等重要参数，为矿井的设计、开采、防水等工作提供有力的支持。
煤矿井下综合物探超前探测技术的运用
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２ ０ １ ５年 １ 月
煤 矿 井下 综 合 物探 超 前探 测 技术 的运 用
张 晓 波
ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，ｔ ｏ ｓ ｏ ｍｅ ｓ ｏ ｌ ｖ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｇ ｉ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｆ ｕ ｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｎ ｈ ａ ｎ ｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ｕ ｓ ｅ ｏ ｆ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ ｃ ｏ ａ ｌ ｍｉ ｎ ｅ ｓ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｇ ｅ ｏ ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｃ ｏ ａ ｌ ｍｉ ｎ ｅ ｓ ；ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ；ａ ｇ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
０ 引 言
尽管不断有各种新能源的开发与出现 ，但煤炭在
中 国能 源领 域 的地 位依 旧未动 摇 ，作 为 中国 的主要 能 源 ，煤 炭行 业 生产 安全 问题一 直 以来 是 大众 所 关 注 的 问题 ，就 目前 中 国煤 炭行 业 的发 展 态势 来看 ，该 领域 的生 产 安全 问题还 是处 于 很严 峻 的状态 。尤其 是 在煤 矿 巷 道 掘 进 过程 中 ，如 果 遇 到 地 质 条件 较 差 的情 况 ，
关于井下超前探在煤矿生产中的应用
关于井下超前探在煤矿生产中的应用作者：靳清芳来源：《科技资讯》 2014年第20期靳清芳(山西长治郊区三元吉祥煤业有限公司山西长治 046031)摘要:本文作者对我国井下超前探在煤矿生产中的应用进行了简单介绍,重点介绍了瑞利波和直流电法两种超前探测技术的发展,并结合9207机巷展开探讨,简单分析了在煤矿生产过程中,井下超前地质预测的潜力,并对煤矿井下超前探技术的发展进行研究。
关键词:煤井超前探直流电法技术瑞利波技术综合探测技术中图分类号:P631 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)07(b)-0006-02因为不能清楚的了解矿井的地质条件,非常容易诱发地质灾害和瓦斯危害,会给煤炭企业的发展带来巨大的损失。
井下超前探技术利用矿井中的巷道与钻孔,再结合钻探技术,对目标进行超前预测,为煤矿的安全生产提供有效地技术支持。
1 超前探技术的介绍随着科学技术的不断发展,从上世纪末开始,井下超前探技术逐步在井下、开采现场中得到应用,大幅度的提升了水文探测及预测的效率,成为井下超前探测技术的主要手段。
目前,我国井下超前探测技术是通过利用多种探测手段协调进行的一种立体探测技术。
井下物探技术的运用主要有两种,分别为:电磁法和弹性波构造。
1.1 电磁法技术的运用电磁法技术在煤矿矿井中的运用主要将电差异性作为基础,尤其是对含水地带的检测,主要有地质雷达、瞬变电磁探测、直流电法等技术。
矿井地质雷达到主要的工作场所是煤矿巷道,对前方异常水体进行探测,并能取得不错的效果,但是在煤矿生产中的煤系电阻率比较低层位也比较高,导致高频电磁波的衰减加快,探测的距离比较短。
矿井直流电法也是将煤岩层的差异作为基础的,此方法是对矿井探测工程前方120 m范围内的岩石电阻率进行分析,并对探测范围内的水断层、大范围的破碎带等进行解释分析,也对巷道上下层之间的隔水层厚度进行探测。
音频电穿透技术主要是对变化率的变化进行探讨,主要是对工作面顶底板的含水构造进行探测,对工作面隐含的水体位置及范围进行确定,为煤炭安全生产提供保证,同时也对矿井开采工作面比较薄弱的区段进行探测,进而指导放水钻孔的放置。
基于MTRT技术的矿井超前探测研究与应用李海波
基于MTRT技术的矿井超前探测研究与应用李海波发布时间：2022-12-14T04:19:37.650Z 来源：《国家科学进展》2022年6期作者：李海波[导读] 矿井巷道掘进前方隐伏地质灾害源是影响煤矿生产安全的难题之一。
山西华晋吉宁煤业有限责任公司临汾 041000摘要：矿井巷道掘进前方隐伏地质灾害源是影响煤矿生产安全的难题之一。
本次研究基于矿井真实反射层析成像技术（Mine true reflection tomography，MTRT）对山西某矿进行了超前探测试验，采用频谱分析与“F-K”滤波等处理方法进行标准化数据处理，结合矿井地质资料以及MTRT异常反射信息，最终划定异常界面共5处，并在后期均已实际揭露。
结果表明：MTRT超前探测技术具有较高的探测距离，均在100 m以上；同时，MTRT技术在对巷道掘进头前方断层及其破碎带、裂隙发育区、岩溶、陷落柱等构造的快速准确预测、预报有着非常重要的作用。
研究成果以期为矿井超前探测方面提供技术参考。
关键词：MTRT；矿井地质构造；地震勘探；超前探测0 引言随着国家“能源安全”战略的不断推进，煤炭生产刻不容缓[1]。
目前，矿井巷道的安全、高效、快速掘进是煤炭生产的重要一环，而巷道掘进前方的隐伏地质灾害源，如断层、破碎带、陷落柱以及采空区等，均是矿井巷道掘进过程中的主要危险源[2]。
当前矿井超前探测技术主要有矿井探地雷达技术、瑞利波探测技术等，但都由于各自探测原理及方法的缺陷，无法进行远距离的超前探测[3]。
而矿井地震超前勘探（Mine true reflection tomography，MTRT）采用地震波场理论为基础，通过激发低频弹性波，对不同波阻抗的岩石界面进行划分并达到远距离探测的目的。
近年来，诸多学者针对煤矿掘进前方地质构造超前探测技术，进行了大量的深入研究。
其中，羿士龙[4]等人采用地震超前勘探技术对隧道施工过程中常见的断层和岩溶等不良地质灾害源进行了正演与应用研究，结果表明地震勘探技术隧道超前探测方面具有一定的优势；郑烨晨[5]等人采用隧道地震超前探测技术在薄层状裂隙片岩地层中进行超前地质预报，通过后期现场开挖验证对比分析得到弹性波能够很好的识别裂隙发育带。
煤矿井综合超前探测技术与应用
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11.0
12.7
108.6°（原有资料断层 走向118º），但大体位置 基本一致。 （2）高分辨电法探测结果表明，
F54断层在切眼附近段含水性弱， 与原资料提供的该断层为含、 导水断层结论不相一致。
验证情况
利用物探资料，对F54断层的位置和导水性作了重新评价，根据庇山矿矿井地质报告资料， F54断层为导水断层，但进行了井下电法和瑞利波物探后，根据物探确定的断层位置及含水 弱的结论，实施了打钻验证，该采面于2007年6月开始回采，2008年2月回采结束，回采中， 采面综合出水量一直稳定在10m3/h左右，没有出现水量增大现象，保证了采面安全顺利回 采。依据瑞利波和高分辨电法综合物探成果，不但节省了钻探工程费，提 前了采面回采开工日期，而且也保证了该采面的安全，产生了明显的经济效益。
神华寸草塔矿3116工作面回风顺槽断层跟踪
二、高分辨直流电法
超前探测含水地质体
主要技术进步： 超前探测理论及方法－－全空间超前 自动观测方法－－多道自动观测 自动数据处理方法－－现场处理
YD32(A)高分辨电法仪
YD32(A)高分辨电法仪
用途： 用于矿井含水构造的三极高分
庇山矿二-11091工作面是该矿首个综采 工作面，其切眼以外（东）60～100m 有一落差15～35m的正断层F54，该断 层走向118，倾向208，勘探控制较为 可靠。根据该断层参数及其断穿层位， 理论上分析其应为导水断层，
地质找煤中综合物探测井技术的应用
地质找煤中综合物探测井技术的应用随着人类社会的不断发展和科技的进步，煤炭作为一种重要的能源资源在现代社会中扮演着至关重要的角色。
然而，煤炭资源的开采并不是一件简单的事情，需要借助各种先进的地质勘探技术和设备才能顺利地进行。
其中，综合物探测井技术的应用在地质找煤中具有非常重要的意义。
综合物探测井技术是一种基于物理现象的测井技术，其主要原理是借助不同的物理参数对地下介质进行探测和分析。
包括测井、测斜、测温、测压、测密等多种测量方式，通过对不同物理参数的测量和分析，可以对不同层次的地质结构、地下水含量、矿物质成分和煤炭矿床分布等信息进行准确的分析和识别，从而为煤炭资源的开采提供科学依据和技术支持。
在地质找煤中，综合物探测井技术的应用是非常广泛的。
首先，可以通过测量地下介质的岩层、构造、地形、地质构造等参数来确定煤层及其构造、物性等特点。
其次，综合物探测井技术可以对煤炭矿床的分布、厚度、质量等进行准确分析，建立合理的矿床模型，为煤炭资源的勘探与开采提供重要的科学依据。
此外，综合物探测井技术还可以对地下岩体的稳定性进行分析，为煤炭资源的开采提供相关的地质灾害预测和控制方案。
然而，综合物探测井技术也面临着一些问题和挑战。
首先，由于该技术对地下介质的测量范围和深度有一定的限制，因此需要通过多井联合测量等方式增加数据量和信息量。
其次，由于煤炭矿床分布较为复杂，不同地质特征也各异，因此需要对综合物探测井技术进行优化和完善，提高其测量精度和信号处理能力。
此外，综合物探测井技术在实际应用中还面临着一些技术难题，如提高探测深度、提高数据质量和稳定性等。
综合物探测井技术的应用在地质找煤中展现出了很大的优势，为煤炭资源的开采提供了科学依据和技术支持。
未来，随着科技的不断发展和进步，综合物探测井技术将会得到进一步的完善和提高，在地质勘探领域中发挥出更大的作用。
煤矿井下综合物探超前探测技术及其应用
煤矿井下综合物探超前探测技术及其应用范晓飞【摘要】对综合物探超前探测技术的运用存在的问题进行了分析,着重介绍了目前主流的几种综合物探超前探测技术,并通过实例的方式阐述了综合物探超前探测技术在煤矿开采中的运用.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2019(045)006【总页数】3页(P59-61)【关键词】煤矿;电磁法探测技术;瑞利波超前探测技术【作者】范晓飞【作者单位】山西省煤炭地质144勘查院物探公司,山西临汾041600【正文语种】中文【中图分类】P631矿井开采通常都是地下作业，很多煤矿事故之所以发生，还是因为开采人员对于矿井地质条件不清和处理不当而引发水害或者是瓦斯爆炸等问题[1]。
煤矿井下综合物探超前探测技术则可通过井巷以及钻孔来具体探测井下地质条件，综合钻探、巷探以及矿井地质资料展开分析来预测开采地的具体地质情况。
煤矿井下综合物探超前探测技术不但可以有效的缩减开采成本，而且安全性和工作效率都很高。
此外，它还具有简化施工操作的功效，对于一些比较狭窄的小巷道的迎头检测更具优势[2]。
1 当前煤矿井下综合物探超前探测技术运用方面的问题虽然煤矿井下综合物探超前探测技术有很多优势但是在具体运用中依然存在一定的问题。
1.1 技术人才缺乏煤矿井下综合物探超前探测技术要求技术人员必须要有极高的专业水准。
他们必须要有足够的知识储备以及专业积累。
同时他们还必须对探测设备有足够的了解。
换言之，要能让这些探测设备真正物尽其用，技术人员必须要具备超强的数据分析能力以及决策能力。
但是，就目前而言，这样的人才属于稀缺资源，很多的企业买进设备却没有技术人才。
此外，企业对于资本的追求也让他们对人才的培养缺乏足够的重视，这也是超前探测技术的推广难的一大原因。
笔者认为，要解决当前困境，必须要想办法提升员工的专业水准。
积极培养专业型人才，这也是煤炭行业的发展所需。
1.2 资金不足大规模的超前探测技术的实施必须要有雄厚的资金作为支撑。
综合物探在煤矿超前探中的应用研究
综合物探在煤矿超前探中的应用研究文章介绍了使用瞬变电磁法、钻孔激发极化法探测煤矿掘进工作面前方地质信息，以评价前方掘进空间含水性的技术方法与效果。
综合物探减少了单一探测参数评判导致的多解性，提高了探测结果分析解释的准确性，可有效地解决煤矿井下巷道掘进头隐伏水患的预报问题，确保巷道掘进过程中的安全。
标签：瞬变电磁；激发极化；综合物探；含水性；安全在煤矿生产中，水害是影响掘进工作面安全生产的重大灾害之一。
我国煤炭生产能力日益增大，采空区积水、构造及陷落柱导含水等对煤矿安全生产构成极大威胁。
同时，由于小煤窑无序开采、越界开采造成的未知老空水问题日益突出。
因此，查明掘进工作面前方含水性，为煤矿防治水及安全生产提供依据很有必要。
近年来，运用瞬变电磁法、钻孔激发极化法等综合物探方法，在掘进工作面进行探水取得了较好效果。
1 综合物探方法原理与优缺点1.1 瞬变电磁法瞬变电磁法也称时间域电磁法（Time domain electromagnetic methods），简称TEM，它是利用不接地回线或电极向地下发送脉冲式一次电磁场，用线圈或接地电极观测由该脉冲电磁场感应的地下涡流产生的二次电磁场的空间和时间分布，来解决有关地质问题的时间电磁法。
具有对水体反应灵敏，横向分辨率高，工作效率高等优势。
但其缺点也很明显，主要有：测量信号弱、装置参数设置较复杂、受掘进机、巷道底板的铁轨、工字钢支护、锚杆支护、运输皮带支架等各种金属设施影响较大、数据分析复杂，结果多解性较高等。
1.2 钻孔激发极化法激发极化法是根据岩矿的激发极化效應来探测未知水源的一种电法勘探方法。
在向目标体充放电过程中，由于电化学作用引起一种随时间变化而变化的电场现象，称为激发极化效应（IP效应）。
激发极化法以该效应为理论基础，通过观测目标体激电效应，以探测目标区域地质情况。
钻孔激发极化法是针对以数量有限的探孔推断前方水文地质情况具有很大的局限性，无法确定前方岩层赋水性的三维空间分布情况的这种情况，而提出的利用探孔进行激发极化法超前探水。
复杂地质矿井生产中综合物探关键技术与应用
管理及其他M anagement and other复杂地质矿井生产中综合物探关键技术与应用赵 雷摘要：为了应对复杂地质矿井生产中的不确定因素，降低矿井内各类生产事故的发生率，通过矿井生产为我国工业提供生产的动力基础，提供充足的化工原料，采取了综合物探关键技术，勘测复杂地质，判断复杂地质体周围的分布特征，保证矿井生产的效率。
基于此，本文对综合物探关键技术展开了介绍，为提升综合物探在矿井生产的应用效果，提出几点建议。
关键词：复杂地质；矿井生产；综合物探；关键技术与应用综合物探关键技术的应用可以通过分析矿井的水文地质，获取更多可靠的矿产信息，从而不断获得最佳的经济效益和社会效益。
同时，通过分析地质对象与周围介质之间的物性差异，可以大大提升矿井生产的准确性，提高物探成果的解释精度。
有效掌握综合物探的关键技术，结合先进的技术应用理念与生产实践经验，积极突破勘探技术难题，保证矿井生产的安全性，切实保障勘探的精准度。
1 综合物探介绍1.1 综合物探概念综合物探是一种能够有效解决和查明有关地质和工程的相关问题的技术。
在复杂地质条件下，它重点分析探测地质对象，为各类工程的开展提供前提条件，并通过多种物探技术方法提升地质勘察的现代化水平。
随着现代科学技术的不断发展，综合物探技术的使用效率也在不断提高，展现出强大的生命力，并且应用范围不断拓宽，可以有效满足生产需求，形成技术的使用成果，保证物探资料的解释精度和可靠性。
作为一种先进的物理技术手段，综合物探仍然存在着更多的发展空间。
我们可以考虑综合物探关键技术与工程的适用性，应用各种方法进行试验并相互佐证，综合其他技术思路，形成最佳科技手段的优化组合。
通过精确测量各种矿物质组成情况，根据地球物理场的变化情况，罗列出现存复杂地质的基础数据，可以掌握矿产资源分布的变化规律，判断地球内部各种资源对矿井生产的影响，并为后续矿产资源开发提供基础数据，从而保证矿井生产的最终效益。
1.2 工作地位利用综合物探工程技术，通过查明地下资源，满足各项地质工作的环境保护任务和生产目标，以实现可持续发展的绿色协调发展路径。
矿井综合物探技术在隐伏含水构造超前探测中的应用效果观察
矿井综合物探技术在隐伏含水构造超前探测中的应用效果观察周西西（贵州有色地质工程勘察公司，贵州 贵阳 ５５０００５）摘 要：随着经济不断的发展，对能源的需求量逐渐的增加，煤炭作为我国主要的能源，开采量逐渐的增加。
但是在煤炭开采的过程中会遇到隐伏含水构造，严重的威胁了煤矿开采中的困难，不仅为煤炭的挖掘工作带来了困难，严重的可能会影响到挖掘人员的生命安全。
所以在煤矿井挖掘的过程中，要使用相应的物探技术进行探测。
本文主要以某矿井煤炭挖掘过程中使用的声波超前探测法与直流电法的综合物探技术进行分析，结果表明使用这种方式能够对矿井前方异常的富水层的位置与规模进行有效的探测，保障了矿井挖掘的安全性。
关键词：矿井挖掘；综合物探技术；应用效果中图分类号：ＴＤ７４５；Ｐ６３１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１９）０２－０１８７－２Observation on Application Effect of Comprehensive Geophysical Prospecting Technology in Advance Detection of Concealed Water-bearing Structures in MinesZHOU Xi-xi（Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ ５５０００５，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｅｃｏｎｏｍｙ， ｔｈｅ ｄｅｍａｎｄ ｆｏｒ ｅｎｅｒｇｙ ｉｓ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ． Ｃｏａｌ， ａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｅｎｅｒｇｙ ｓｏｕｒｃｅ ｉｎ Ｃｈｉｎａ， ｉｓ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ． Ｂｕｔ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｃｏａｌ ｍｉｎｉｎｇ， ｈｉｄｄｅｎ ｗａｔｅｒ－ｂｅａｒｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗｉｌｌ ｂｅ ｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄ， ｗｈｉｃｈ ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ ｔｈｒｅａｔｅｎｓ ｔｈｅ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ ｉｎ ｃｏａｌ ｍｉｎｉｎｇ． Ｉｔ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｂｒｉｎｇｓ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ ｔｏ ｃｏａｌ ｍｉｎｉｎｇ， ｂｕｔ ａｌｓｏ ｍａｙ ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｌｉｖｅｓ ｏｆ ｅｘｃａｖａｔｏｒｓ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｅｔｅｃｔ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎｌｙ ａｎａｌｙｓｅｓ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ａｄｖａｎｃｅｄ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏａｌ ｍｉｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ａ ｍｉｎｅ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｄｅｔｅｃｔ ｔｈｅ ｌｏｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｃａｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｂｎｏｒｍａｌ ｗａｔｅｒ－ｒｉｃｈ ｌａｙｅｒ ｉｎ ｆｒｏｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｅ， ａｎｄ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｅ ｍｉｎｉｎｇ．Keywords: ｍｉｎｅ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ； ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ； ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ目前由于我国能源需求量逐渐的增加，在矿井施工过程中隐伏含水构造成为了影响煤炭矿井挖掘的安全性。
多种物探技术在矿井导水构造超前探测中的实际应用简析
多种物探技术在矿井导水构造超前探测中的实际应用简析1. 引言1.1 研究背景在矿业领域，矿井导水构造是一项非常重要的工程任务，其质量直接影响到矿井的安全生产和长期稳定运营。
矿井导水构造的位置、走向和规模等关键参数往往难以直接观测和确定，这给矿井建设和管理带来了诸多挑战。
研究如何在矿井导水构造建设前准确、快速地进行探测成为当前矿业工作者亟需解决的问题。
本文旨在通过分析多种物探技术在矿井导水构造超前探测中的实际应用情况，探讨其在矿业工程中的重要作用并进一步探讨其应用前景。
通过对不同物探技术的应用效果进行比较，为矿井导水构造超前探测提供技术支持和方向，促进矿业工程的科学发展。
1.2 研究意义矿井导水构造是矿山工程中的关键内容之一，其合理设计和施工对矿井的安全和运行起着至关重要的作用。
而超前探测技术是指在实际工程实施之前，通过各种手段对潜在问题进行全面深入地探测与分析，以便提前采取有效的预防措施和修正措施。
将多种物探技术应用于矿井导水构造超前探测中，具有重要的研究意义和实际应用价值。
通过物探技术可以对矿井地质结构和水文地质条件进行准确细致的勘察，为导水构造施工提供重要的地质信息支持。
利用地震勘探技术、电磁法、重力法等多种物探技术相结合的方式，可以更全面地了解矿井导水构造周围地质环境的情况，有助于避免施工过程中的事故风险。
综合应用不同物探技术的优势，可以提高导水构造探测的准确性和效率，为施工阶段的矿井建设提供科学依据。
研究多种物探技术在矿井导水构造超前探测中的实际应用，对于提高矿井建设的安全性和效益性具有重要意义，同时也为相关领域的技术发展和创新提供了有益的借鉴和推动。
1.3 研究方法研究方法是指在进行矿井导水构造超前探测研究过程中所采用的方法和技术。
本文采用了多种物探技术相结合的研究方法，包括地震勘探技术、电磁法、重力法以及综合物探技术。
地震勘探技术是一种通过记录地下地震波反射、折射和透射等现象来描绘地下介质结构的方法。
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第40卷 第4期 煤田地质与勘探Vol. 40 No.4 2012年8月COAL GEOLOGY & EXPLORA TIONAug. 2012收稿日期: 2011-04-18基金项目:国家“十一五”科技支撑计划课题(2006BAB01B11); 科研院所技术开发研究专项资金项目(2003EG122116) 作者简介:李 萍(1971—), 女, 山东曹县人, 硕士, 高级工程师, 从事地球物理勘探研究.文章编号: 1001-1986(2012)04-0075-04煤矿井下综合物探超前探测技术与应用李 萍(中煤科工集团西安研究院，陕西 西安 710077)摘要: 对我国煤矿井下推广使用的地球物理探测技术进行了回顾，着重介绍了瑞利波和直流电法两种超前探测技术的新进展；结合七台河、平顶山等煤矿的应用实例，分析了煤矿井下超前地质预测的潜力，提出了煤矿井下超前探测技术的发展方向。
关 键 词：矿井；超前探测；瑞利波；直流电法中图分类号：P631 文献标识码：A DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2012.04.018Technology and application of in-advance geophysical detection in coal minesLI Ping(Xi ′an Research Institute , China Coal Technology and Engineering Group Corp , Xi ′an 710077, China )Abstract: The paper introduces underground geophysical detection technology applied in coal mines, focusing on the improvement of in-advance geophysical detection techniques such as Rayleigh wave and direct current methods. In combination with the application in Qitaihe, Pingdingshan and other mines, the potential of in-advance geologi-cal prediction in underground mines was analyzed and the development orientation of in-advance underground geophysical detection technology was put forward.Key words: coal mine; ahead detection; geological; Rayleigh wave; direct current method由于矿井开采地质条件不清，引起水害和瓦斯灾害等，常常给煤炭企业带来不可估量的经济损失和人员伤亡。
煤矿井下地球物理超前探测技术借助井下的井巷及钻孔，在全空间条件下观测特定的地球物理场，结合钻探、巷探和矿井地质资料综合分析，对目标地质体进行超前预测，可为煤矿安全高效开采提供地质信息支持。
1 煤矿井下超前探测技术综述随着电子技术、信息技术、计算技术和网络技术的发展与进步，自20世纪90年代以来，综合物探手段能够为建井设计、采场布置、工作面准备和回采过程等提供逐级深入的超前地质预测信息支持，使得开采水文地质条件探查和预测的效率大幅度提高，成为煤矿井下超前探测的主要技术手段。
目前，煤矿井下超前探测技术已形成了多种探测手段相结合的立体探测技术体系。
矿井物探主要有弹性波构造探测和电磁法探测两大类技术。
1.1 井下弹性波探测方法技术弹性波探测技术以弹性波理论为基础，对矿井地质构造的超前探测具有针对性强和探测精度高的特点，主要有瑞利波、巷道地震超前预测技术(TSP)等。
瑞利波探测技术借助煤矿井下煤层与围岩的波阻抗差异来识别分层界面和断层位置，并用于巷道掘进工作面前方80 m 范围内小构造的超前探测，如断层、裂隙带、煤层变薄等。
TSP 探测技术采用反射地震勘探技术原理，通过对井巷波场分析, 按照一维波动理论近似解释，可以较好地探测工作面前方断层的位置。
该技术受煤层顶、底板及侧邦异常影响较大，现场条件要求较高。
1.2 井下电磁法探测技术矿井电磁法探测技术以煤岩体的电性差异为基础，特别适用于含水异常体的探测，主要包括地质雷达、直流电法、音频电穿透、瞬变电磁探测技术等。
矿井地质雷达在均质高阻体中探测掘进前方地质异常体和含水体方面取得了一定的效果，但在煤矿中由于煤系电阻率较低，层位多，使得高频电磁波衰减快，探测距离较短。
矿井直流电法以煤岩层的电性差异为基础，根据探测掘进工作面前方120 m 范围内的岩石电阻率相对变化，解释探测区域内的导含水断层、大型破碎带、陷落柱、老空区等，也可探测巷道顶、底板隔水层厚度、检验注浆效果等。
音频电穿透技术测量低频电场透过回采工作面·76 ·煤田地质与勘探第40卷的电阻率变化，可探测工作面顶底板的导含水构造，圈定工作面内部隐伏的含水体位置和范围，为工作面水文地质预测预报提供依据，同时通过对采掘工作面薄弱区段隔水层厚度和完整性的探测，可指导探放水钻孔位置设计和检测注浆堵水效果等。
利用矿井直流电法进行巷道底板测深，并用音频电穿透法测量，得到回采工作面底板不同深度的电阻率等值线图，可以分析工作面下方含水异常构造的展布规律，进而可以进行类三维立体探测(图1)。
图1 某煤矿底板水垂直导升探测成果图Fig. 1 Result of detection of vertical conductivity in thefloor of a mine井下瞬变电磁法观测的是二次场(即纯异常场)，对低阻体反应敏感，近年来在煤矿采区水文物探、积水老窑、采空区、奥灰水的探查方面应用较多，可以提供深部地层富水区域以及断层、陷落柱的垂向连通关系。
以上地球物理探测技术的发展，使得现代矿井开采基本能够做到作业按计划、效率达设计、安全有保障，再结合钻探和矿井地质分析，已经初步形成了矿井开采地质保障体系的雏形。
2瑞利波超前探测技术瑞利波探测技术是日本在公路工程地质条件探查应用中发展成熟的。
1987年我国从日本引进该技术与装备后，将其稳态作业方式转变为瞬态作业方式，并于1992年移植到煤矿井下。
目前，该技术主要用于石门厚度探测以及煤矿井下全方位探测(既可以用于掘进头前方，也可以用于巷道侧邦、煤层顶、底板等)，超前探测距离提高到80 m。
瑞利波探测技术属于弹性波类的面波勘探方法，瑞利波质点的振动轨迹为沿介质表面传播的逆时针运动的椭圆。
在多层介质中传播时，传播速度随频率的变化而变化，具有频散现象，并且瑞利波的传播速度与介质的物理力学特性密切相关。
因此，利用瑞利波的椭圆极化特性和频散特性，由震源产生一个宽频带的地震波，以脉冲信号的形式向外传播，通过两组接收传感器采集信号，再利用频谱分析技术，把各个频率的瑞利波分离出来，得到两组信号在不同频率下传播产生的相位差，求出相应的相速度，进而绘制出该测点的频散曲线，实现下组煤深度与厚度探测、石门揭煤安全厚度探测、前方构造探测以及巷道底板隔水层厚度探测等。
2010—2011年在七台河进行了瑞利波超远距离煤层及构造探测，以新强矿五采区54层左三片侧邦探测为例，分别在2010年11月3日、11月16日和2011年1月18日进行了探测。
资料处理过程中，对处理软件进行了改进，增加了速度变化曲线，一致性有了很大提高，更有利于排除虚假异常，使探测结果更直观、准确。
图2是新强矿五采区54层左三片侧邦探测新旧软件处理结果对比图。
从图2a中可以看出，一致性较差，图2b用改进后的软件处理后一致性较好，都在18 m 处存在异常，而且由于速度曲线的加入，可以判断18 m前的小异常由于速度变化不明显，所以认为异常不明显，可以忽略。
其次进行了震源对比试验，为提取有效信息，减少多解性提供了初步尝试。
如图3所示，共布置4图2 原软件处理结果(a)和改进后软件处理结果(b)Fig. 2 Result from processing with original software (a) and improved software(b)第4期李萍: 煤矿井下综合物探超前探测技术与应用·77 ·个测点，每次探测地点相同，井下数据采集后经计算机处理解释，并根据实际揭露情况进行了验证。
从锤击探测结果(图3a和图3b)看，4个测点的速度曲线反映出3个异常层位分别位于5 m、20~30 m、50~60 m；炮震结果(图3c和图3d)显示有两个异常层位分别位于20~30 m、50~60 m。
从两种探测手段结合两次复测结果来看，20~30 m和50~60 m 两个异常层位为主要异常。
图3 探测速度曲线图Fig. 3 Curves of detected velocitya、b—锤击探测结果；c、d—炮震探测结果经验证，54层左三片上邦分别在1、2、3、4号测点掘进4条探巷，在掘进过程中都发现了断层。
从实际揭露断层(图4)来看，工作面内部20~30 m存在一走向断层，从瑞利波探测结果来看，5 m处没有异常，通过对比也已经排除；20~30 m异常层位就是这条走向断层引起的；50~60 m异常层位是由对面空巷引起的。
初步试验可以认为炮震和锤击反应的异常位置基本一致，两者可以互相印证，而且炮震资料深层反应的异常更丰富，探测距离较远。
可见，改变震源是一种减少误报率的有效方法。
3 直流电法超前探测技术矿井直流电法属全空间电法勘探。
它以岩石的电性差异为基础，在全空间条件下建场，使用全空间电场理论，开展矿井水文地质条件探测。
直流电法超前探测技术，预测前方导含水构造的分布和发育情况，主要采用三点源法。
该法同时图4 实际揭露与探测结果对比图Fig. 4 Comparison of detection result and exposed result在堵头后方布设3个供电点，利用在巷道后方不同供电电源所产生的电位差，经过视电阻率计算，得出不同极距的视电阻率异常。
这些异常经过各种处理，在消除巷道影响、后方异常影响、侧方异常影响后，通过空间交汇，可以对前方含水异常进行准确定位。
图5是邢台某矿超前大距离探测的应用实例。
超前探测到掘进头前方118 m范围内存在3处视电阻率低阻异常，分别位于A1前方58 m、77 m和106~112 m。
3 处低阻异常中，以3号低阻异常区的幅值和范围相对较大，富水性较强；1号和2号低阻异常幅值和范围相对较小。