關于井下超前探在煤礦生產中的應用

靳清芳

摘 要：本文作者對我國井下超前探在煤礦生產中的應用進行了簡單介紹，重點介紹了瑞利波和直流電法兩種超前探測技術的發展，并結合9207機巷展開探討，簡單分析了在煤礦生產過程中，井下超前地質預測的潛力，并對煤礦井下超前探技術的發展進行研究。

關鍵詞：煤井 超前探 直流電法技術 瑞利波技術 綜合探測技術

中圖分類號：P631 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（b）-0006-02

因為不能清楚的了解礦井的地質條件，非常容易誘發地質災害和瓦斯危害，會給煤炭企業的發展帶來巨大的損失。井下超前探技術利用礦井中的巷道與鉆孔，再結合鉆探技術，對目標進行超前預測，為煤礦的安全生產提供有效地技術支持。

1 超前探技術的介紹

隨著科學技術的不斷發展，從上世紀末開始，井下超前探技術逐步在井下、開采現場中得到應用，大幅度的提升了水文探測及預測的效率，成為井下超前探測技術的主要手段。目前，我國井下超前探測技術是通過利用多種探測手段協調進行的一種立體探測技術。井下物探技術的運用主要有兩種，分別為：電磁法和彈性波構造。

1.1 電磁法技術的運用

電磁法技術在煤礦礦井中的運用主要將電差異性作為基礎，尤其是對含水地帶的檢測，主要有地質雷達、瞬變電磁探測、直流電法等技術。礦井地質雷達到主要的工作場所是煤礦巷道，對前方異常水體進行探測，并能取得不錯的效果，但是在煤礦生產中的煤系電阻率比較低層位也比較高，導致高頻電磁波的衰減加快，探測的距離比較短。礦井直流電法也是將煤巖層的差異作為基礎的，此方法是對礦井探測工程前方120 m范圍內的巖石電阻率進行分析，并對探測范圍內的水斷層、大范圍的破碎帶等進行解釋分析，也對巷道上下層之間的隔水層厚度進行探測。音頻電穿透技術主要是對變化率的變化進行探討，主要是對工作面頂底板的含水構造進行探測，對工作面隱含的水體位置及范圍進行確定，為煤炭安全生產提供保證，同時也對礦井開采工作面比較薄弱的區段進行探測，進而指導放水鉆孔的放置。利用礦井直流電法對煤礦井第進行探測，并采用音頻電穿透法進行測量，進而獲取回采工作面底板的電阻率等值線圖，進而得出礦井周圍異常水結構的發展規律。

1.2 井下彈性波探測方法

彈性波探測技術主要將彈性波原理當作基礎，并且在礦井地質構造施工過程中具有更強的針對性和更高的精度性，主要技術有瑞利波、巷道地震超前技術等。瑞利波探測技術主要利用煤礦井下煤層和圍巖之間的阻抗差異來劃分礦井的分層界面和斷層的位置，并且適用于礦井開采工作面前方80 m小范圍內的超前探測，比如：斷層、裂隙層等。巷道地震超前預測技術主要利用反射地震勘測作為基礎原理，通過對礦井波場的具體分析，并按照一維波動理論進行解釋，能夠更好的探測礦井前方斷層的具體位置。這項技術的一大缺點是：受煤層厚度和側幫異常影響較大，對現場的條件比較高。

2 直流電法技術的應用

在礦井生產過程中此方法屬于全空間電法勘探。它主要是將煤層之間的電性差異作為基礎，在多空間范圍中建場，利用全空間電場理論，為煤礦超前探技術提供更多探測方法。采用直流電法探測技術能對施工前邊的含水地質結構進行預測，主要使用的是三點源方法。這種方法也對堵頭后邊設置三個供電點，再利用巷道層面不同的電位差和視電阻率的計算，進而判斷極距之間電阻率是否出現異常。再將這些異常進行相應的處理，在消除巷道、后方、側方異常影響后，在通過空間的交換，準確地掌握前方含水異常的情況。

3 瑞利波技術的應用

瑞利波產前探測技術是一種彈性波類型的面波勘測方法，瑞利波探測中的質點是沿著介質表面進行逆時針橢圓狀的運動。在不同介質中傳播時的速率也不同，傳輸過程中存在頻散現象，并且此波在傳輸過程中與截止物理力學有著直接關系。所以，根據瑞利波橢圓極化特性和頻散特性，震源發出一個地震波，再通過脈沖信號向外進行傳輸，設置中的兩組傳感器會不間斷的接受信號，使用頻譜分析方法，將不同頻率段的瑞利波分離開，進而得出信號不同的相位差，進而計算相應的速度，再依據上述信息繪制出測量點的頻散曲線，進而對下組煤深度進行測量，煤礦安全厚度的測量，施工前方結構的測量以及隔水層厚度的測量等。

4 綜合探測技術運用

礦井開采過程中最經常使用的超前探技術就是瑞利波和直流電法，對煤礦的安全生產起到關鍵作用，比如：防治水、預測巷道前方的地質結構、預測瓦斯濃度等。為了能夠更加準確的進行探測，在煤礦探測過程中可以使用多種方法聯合的方式，降低多解性。

5 結語

礦井超前探技術正在由二維向三維轉化，在煤礦生產過程中采用三維立體探測，能夠有效地提高預測地質結構的準確性，能夠更加準確對異常地區進行定位。礦井超前探技術的發展非常迅速，正逐步朝著綜合性、準確性的方向發展。在煤礦開采過程中如果能夠與現在的地理信息系統完美的融合在一起，組建一個多元化的集成系統，一定能夠推動煤炭開采業朝著更加高效、高產、高安全的方向發展。隨著我國電子技術的不斷發展，在煤炭開采行業陸陸續續出現一些虛擬儀器及人工智能技術來方便礦下超前探工作，開發功能多、精度高、智能化的儀器將作為日后發展的主要方向。

參考文獻

[1] 郭利軍.超前綜合探水技術在煤礦的應用[J].科技視界，2013（22）：148，190.

[2] 趙其林.超前綜合探水技術在煤礦的應用[J].中國煤炭，2013（5）：41-43.

[3] 吳光先.煤礦探水鉆孔設計與施工[J].煤炭工程，2012（4）：40-42.

[4] 段李宏.煤礦采空區積水超前綜合預報探放技術[J].現代礦業，2013（1）：143-145.

[5] 蔣亮亮，單娜琳，李永軍.地震超前勘探在煤礦上的應用[J].科技信息，2010（27）：398，357.

[6] 王樹軍.瞬變電磁儀在東峰煤礦探放水中的應用實踐分析[J].內蒙古煤炭經濟，2014（1）：145-146.endprint

摘 要：本文作者對我國井下超前探在煤礦生產中的應用進行了簡單介紹，重點介紹了瑞利波和直流電法兩種超前探測技術的發展，并結合9207機巷展開探討，簡單分析了在煤礦生產過程中，井下超前地質預測的潛力，并對煤礦井下超前探技術的發展進行研究。

關鍵詞：煤井 超前探 直流電法技術 瑞利波技術 綜合探測技術

中圖分類號：P631 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（b）-0006-02

因為不能清楚的了解礦井的地質條件，非常容易誘發地質災害和瓦斯危害，會給煤炭企業的發展帶來巨大的損失。井下超前探技術利用礦井中的巷道與鉆孔，再結合鉆探技術，對目標進行超前預測，為煤礦的安全生產提供有效地技術支持。

1 超前探技術的介紹

隨著科學技術的不斷發展，從上世紀末開始，井下超前探技術逐步在井下、開采現場中得到應用，大幅度的提升了水文探測及預測的效率，成為井下超前探測技術的主要手段。目前，我國井下超前探測技術是通過利用多種探測手段協調進行的一種立體探測技術。井下物探技術的運用主要有兩種，分別為：電磁法和彈性波構造。

1.1 電磁法技術的運用

電磁法技術在煤礦礦井中的運用主要將電差異性作為基礎，尤其是對含水地帶的檢測，主要有地質雷達、瞬變電磁探測、直流電法等技術。礦井地質雷達到主要的工作場所是煤礦巷道，對前方異常水體進行探測，并能取得不錯的效果，但是在煤礦生產中的煤系電阻率比較低層位也比較高，導致高頻電磁波的衰減加快，探測的距離比較短。礦井直流電法也是將煤巖層的差異作為基礎的，此方法是對礦井探測工程前方120 m范圍內的巖石電阻率進行分析，并對探測范圍內的水斷層、大范圍的破碎帶等進行解釋分析，也對巷道上下層之間的隔水層厚度進行探測。音頻電穿透技術主要是對變化率的變化進行探討，主要是對工作面頂底板的含水構造進行探測，對工作面隱含的水體位置及范圍進行確定，為煤炭安全生產提供保證，同時也對礦井開采工作面比較薄弱的區段進行探測，進而指導放水鉆孔的放置。利用礦井直流電法對煤礦井第進行探測，并采用音頻電穿透法進行測量，進而獲取回采工作面底板的電阻率等值線圖，進而得出礦井周圍異常水結構的發展規律。

1.2 井下彈性波探測方法

彈性波探測技術主要將彈性波原理當作基礎，并且在礦井地質構造施工過程中具有更強的針對性和更高的精度性，主要技術有瑞利波、巷道地震超前技術等。瑞利波探測技術主要利用煤礦井下煤層和圍巖之間的阻抗差異來劃分礦井的分層界面和斷層的位置，并且適用于礦井開采工作面前方80 m小范圍內的超前探測，比如：斷層、裂隙層等。巷道地震超前預測技術主要利用反射地震勘測作為基礎原理，通過對礦井波場的具體分析，并按照一維波動理論進行解釋，能夠更好的探測礦井前方斷層的具體位置。這項技術的一大缺點是：受煤層厚度和側幫異常影響較大，對現場的條件比較高。

2 直流電法技術的應用

在礦井生產過程中此方法屬于全空間電法勘探。它主要是將煤層之間的電性差異作為基礎，在多空間范圍中建場，利用全空間電場理論，為煤礦超前探技術提供更多探測方法。采用直流電法探測技術能對施工前邊的含水地質結構進行預測，主要使用的是三點源方法。這種方法也對堵頭后邊設置三個供電點，再利用巷道層面不同的電位差和視電阻率的計算，進而判斷極距之間電阻率是否出現異常。再將這些異常進行相應的處理，在消除巷道、后方、側方異常影響后，在通過空間的交換，準確地掌握前方含水異常的情況。

3 瑞利波技術的應用

瑞利波產前探測技術是一種彈性波類型的面波勘測方法，瑞利波探測中的質點是沿著介質表面進行逆時針橢圓狀的運動。在不同介質中傳播時的速率也不同，傳輸過程中存在頻散現象，并且此波在傳輸過程中與截止物理力學有著直接關系。所以，根據瑞利波橢圓極化特性和頻散特性，震源發出一個地震波，再通過脈沖信號向外進行傳輸，設置中的兩組傳感器會不間斷的接受信號，使用頻譜分析方法，將不同頻率段的瑞利波分離開，進而得出信號不同的相位差，進而計算相應的速度，再依據上述信息繪制出測量點的頻散曲線，進而對下組煤深度進行測量，煤礦安全厚度的測量，施工前方結構的測量以及隔水層厚度的測量等。

4 綜合探測技術運用

礦井開采過程中最經常使用的超前探技術就是瑞利波和直流電法，對煤礦的安全生產起到關鍵作用，比如：防治水、預測巷道前方的地質結構、預測瓦斯濃度等。為了能夠更加準確的進行探測，在煤礦探測過程中可以使用多種方法聯合的方式，降低多解性。

5 結語

礦井超前探技術正在由二維向三維轉化，在煤礦生產過程中采用三維立體探測，能夠有效地提高預測地質結構的準確性，能夠更加準確對異常地區進行定位。礦井超前探技術的發展非常迅速，正逐步朝著綜合性、準確性的方向發展。在煤礦開采過程中如果能夠與現在的地理信息系統完美的融合在一起，組建一個多元化的集成系統，一定能夠推動煤炭開采業朝著更加高效、高產、高安全的方向發展。隨著我國電子技術的不斷發展，在煤炭開采行業陸陸續續出現一些虛擬儀器及人工智能技術來方便礦下超前探工作，開發功能多、精度高、智能化的儀器將作為日后發展的主要方向。

參考文獻

[1] 郭利軍.超前綜合探水技術在煤礦的應用[J].科技視界，2013（22）：148，190.

[2] 趙其林.超前綜合探水技術在煤礦的應用[J].中國煤炭，2013（5）：41-43.

[3] 吳光先.煤礦探水鉆孔設計與施工[J].煤炭工程，2012（4）：40-42.

[4] 段李宏.煤礦采空區積水超前綜合預報探放技術[J].現代礦業，2013（1）：143-145.

[5] 蔣亮亮，單娜琳，李永軍.地震超前勘探在煤礦上的應用[J].科技信息，2010（27）：398，357.

[6] 王樹軍.瞬變電磁儀在東峰煤礦探放水中的應用實踐分析[J].內蒙古煤炭經濟，2014（1）：145-146.endprint

摘 要：本文作者對我國井下超前探在煤礦生產中的應用進行了簡單介紹，重點介紹了瑞利波和直流電法兩種超前探測技術的發展，并結合9207機巷展開探討，簡單分析了在煤礦生產過程中，井下超前地質預測的潛力，并對煤礦井下超前探技術的發展進行研究。

關鍵詞：煤井 超前探 直流電法技術 瑞利波技術 綜合探測技術

中圖分類號：P631 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（b）-0006-02

因為不能清楚的了解礦井的地質條件，非常容易誘發地質災害和瓦斯危害，會給煤炭企業的發展帶來巨大的損失。井下超前探技術利用礦井中的巷道與鉆孔，再結合鉆探技術，對目標進行超前預測，為煤礦的安全生產提供有效地技術支持。

1 超前探技術的介紹

隨著科學技術的不斷發展，從上世紀末開始，井下超前探技術逐步在井下、開采現場中得到應用，大幅度的提升了水文探測及預測的效率，成為井下超前探測技術的主要手段。目前，我國井下超前探測技術是通過利用多種探測手段協調進行的一種立體探測技術。井下物探技術的運用主要有兩種，分別為：電磁法和彈性波構造。

1.1 電磁法技術的運用

電磁法技術在煤礦礦井中的運用主要將電差異性作為基礎，尤其是對含水地帶的檢測，主要有地質雷達、瞬變電磁探測、直流電法等技術。礦井地質雷達到主要的工作場所是煤礦巷道，對前方異常水體進行探測，并能取得不錯的效果，但是在煤礦生產中的煤系電阻率比較低層位也比較高，導致高頻電磁波的衰減加快，探測的距離比較短。礦井直流電法也是將煤巖層的差異作為基礎的，此方法是對礦井探測工程前方120 m范圍內的巖石電阻率進行分析，并對探測范圍內的水斷層、大范圍的破碎帶等進行解釋分析，也對巷道上下層之間的隔水層厚度進行探測。音頻電穿透技術主要是對變化率的變化進行探討，主要是對工作面頂底板的含水構造進行探測，對工作面隱含的水體位置及范圍進行確定，為煤炭安全生產提供保證，同時也對礦井開采工作面比較薄弱的區段進行探測，進而指導放水鉆孔的放置。利用礦井直流電法對煤礦井第進行探測，并采用音頻電穿透法進行測量，進而獲取回采工作面底板的電阻率等值線圖，進而得出礦井周圍異常水結構的發展規律。

1.2 井下彈性波探測方法

彈性波探測技術主要將彈性波原理當作基礎，并且在礦井地質構造施工過程中具有更強的針對性和更高的精度性，主要技術有瑞利波、巷道地震超前技術等。瑞利波探測技術主要利用煤礦井下煤層和圍巖之間的阻抗差異來劃分礦井的分層界面和斷層的位置，并且適用于礦井開采工作面前方80 m小范圍內的超前探測，比如：斷層、裂隙層等。巷道地震超前預測技術主要利用反射地震勘測作為基礎原理，通過對礦井波場的具體分析，并按照一維波動理論進行解釋，能夠更好的探測礦井前方斷層的具體位置。這項技術的一大缺點是：受煤層厚度和側幫異常影響較大，對現場的條件比較高。

2 直流電法技術的應用

在礦井生產過程中此方法屬于全空間電法勘探。它主要是將煤層之間的電性差異作為基礎，在多空間范圍中建場，利用全空間電場理論，為煤礦超前探技術提供更多探測方法。采用直流電法探測技術能對施工前邊的含水地質結構進行預測，主要使用的是三點源方法。這種方法也對堵頭后邊設置三個供電點，再利用巷道層面不同的電位差和視電阻率的計算，進而判斷極距之間電阻率是否出現異常。再將這些異常進行相應的處理，在消除巷道、后方、側方異常影響后，在通過空間的交換，準確地掌握前方含水異常的情況。

3 瑞利波技術的應用

瑞利波產前探測技術是一種彈性波類型的面波勘測方法，瑞利波探測中的質點是沿著介質表面進行逆時針橢圓狀的運動。在不同介質中傳播時的速率也不同，傳輸過程中存在頻散現象，并且此波在傳輸過程中與截止物理力學有著直接關系。所以，根據瑞利波橢圓極化特性和頻散特性，震源發出一個地震波，再通過脈沖信號向外進行傳輸，設置中的兩組傳感器會不間斷的接受信號，使用頻譜分析方法，將不同頻率段的瑞利波分離開，進而得出信號不同的相位差，進而計算相應的速度，再依據上述信息繪制出測量點的頻散曲線，進而對下組煤深度進行測量，煤礦安全厚度的測量，施工前方結構的測量以及隔水層厚度的測量等。

4 綜合探測技術運用

礦井開采過程中最經常使用的超前探技術就是瑞利波和直流電法，對煤礦的安全生產起到關鍵作用，比如：防治水、預測巷道前方的地質結構、預測瓦斯濃度等。為了能夠更加準確的進行探測，在煤礦探測過程中可以使用多種方法聯合的方式，降低多解性。

5 結語

礦井超前探技術正在由二維向三維轉化，在煤礦生產過程中采用三維立體探測，能夠有效地提高預測地質結構的準確性，能夠更加準確對異常地區進行定位。礦井超前探技術的發展非常迅速，正逐步朝著綜合性、準確性的方向發展。在煤礦開采過程中如果能夠與現在的地理信息系統完美的融合在一起，組建一個多元化的集成系統，一定能夠推動煤炭開采業朝著更加高效、高產、高安全的方向發展。隨著我國電子技術的不斷發展，在煤炭開采行業陸陸續續出現一些虛擬儀器及人工智能技術來方便礦下超前探工作，開發功能多、精度高、智能化的儀器將作為日后發展的主要方向。

參考文獻

[1] 郭利軍.超前綜合探水技術在煤礦的應用[J].科技視界，2013（22）：148，190.

[2] 趙其林.超前綜合探水技術在煤礦的應用[J].中國煤炭，2013（5）：41-43.

[3] 吳光先.煤礦探水鉆孔設計與施工[J].煤炭工程，2012（4）：40-42.

[4] 段李宏.煤礦采空區積水超前綜合預報探放技術[J].現代礦業，2013（1）：143-145.

[5] 蔣亮亮，單娜琳，李永軍.地震超前勘探在煤礦上的應用[J].科技信息，2010（27）：398，357.

[6] 王樹軍.瞬變電磁儀在東峰煤礦探放水中的應用實踐分析[J].內蒙古煤炭經濟，2014（1）：145-146.endprint