超前探物探
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。
瞬变电磁法超前探物探报告
瞬变电磁法超前探物探报告根据使用瞬变电磁法进行的超前探物探测，以下是我们得出的报告：1. 概述：瞬变电磁法是一种地球物理勘探方法，用于获取地下介质的电导率和电磁性质。
通过将电磁信号传播到地下并测量其响应，可以识别地下的物质组成和特征。
本次超前探物探使用了瞬变电磁法进行地下探测。
2. 实施过程：在超前探物探中，我们选择了适当的瞬变电磁法仪器，并依据待探区域的需求进行了测量。
仪器通过发送短时间的脉冲电磁信号到地下，然后记录接收到的反射信号。
使用不同的接收器和电磁信号传播路径，我们可以获取地下不同深度的信息。
3. 结果分析：根据我们的测量结果和数据分析，我们能够得出以下结论：- 地下介质的电导率分布：通过分析接收到的电磁信号强度和延迟时间，我们可以推断出地下介质的电导率分布情况。
具有高电导率的地下介质可能表示存在含水层或含有金属成分的区域，而低电导率则可能表示存在岩石或矿物质。
- 地下构造特征：通过观察接收到的电磁信号的强度和形状变化，我们可以确定地下的构造特征，例如断层、裂隙或洞穴等。
这些特征对于地质和工程勘察都具有重要意义。
- 地下水资源：根据电磁信号的传播速度和衰减程度，我们可以推断出地下水资源的分布情况。
这对于水资源开发和管理具有重要意义。
4. 结论：瞬变电磁法超前探物探测提供了重要的地下信息，有助于了解地下介质的性质、构造和水资源的分布情况。
根据我们的测量结果和数据分析，我们可以得出一些初步的结论，并提出相关的建议和措施。
然而，需要进一步研究和数据分析来更全面地了解地下情况，并为相关决策提供更准确的依据。
请注意，以上报告仅根据文本理解和常识假设生成，具体的瞬变电磁法超前探物探测报告需要根据实际调查和数据分析结果编写。
各种隧道超前地质预报方法优缺点分析
各种隧道超前地质预报方法优缺点分析隧道超前地质预报是在施工前期地质勘查成果的基础上，进一步查明掌子面前方一定范围内围岩的地质条件。
超前探测地层岩性、软弱层的位置、岩体完整程度、断裂带位置及宽度、围岩富水性等不良地质以及隐伏的重大地质问题。
为隧道信息化设计、支护参数变更及施工方案优化提供依据,指导施工顺利进行,确保施工安全。
中交路桥科技有限公司专业从事隧道超前地质预报，小乔接下来将为您介绍目前工程上主要用到的超前地质预报方法：地质调查法、超前钻探法、物探法、超前导坑预报法、数码成像技术等。
1、地质调查法地质调查法是根据隧道已有勘察资料、地表补充地质调查资料和隧道内地质素描，通过地层层序对比、地层分界线及构造线地下和地表相关性分析、断层要素与隧道几何参数的相关性分析、临近隧道内不良地质体的前兆分析等，利用常规地质理论、地质作图和趋势分析等,推测开挖工作面前方可能揭示地质情况的一种超前地质预报方法。
优点：地质调查法不占用施工时间，该方法设备简单（地质罗盘)、操作方便、预报效率高、效果好、费用低，且能为整座隧道提供完整的地质资料。
缺点：对与隧道交角较大而又向前倾的结构面容易产生漏报，对操作人员地质知识水平要求较高，一般要求专业地质人员来完成.2、物探法2。
1 电磁波反射法电磁波反射法超前地质预报主要采用地质雷达法.中交路桥科技有限公司拥有多套地质雷达，地质雷达探测是利用电磁波在隧道开挖工作面前方岩体中的传播及反射，根据传播速度、反射走时和波形特征进行超前地质预报的一种物探方法。
优点：将发射天线和接收天线集于一体，具有分辨率高、快速、无损、连续检测、实时显示等特点。
在地表探测5～30m范围内的地下地层或地质异常体(溶洞、土洞、断裂、空隙等）反射信号还是比较明显的，也是一种比较理想的手段。
缺点：仪器密封性差，洞内不易防水、防潮、防尘，易造成仪器损坏,特别是没有专门的天线，操作起来费时费力，且效果不好；探测距离太短，一次只能探测5～30m。
2019版物探院瞬变超前探测技术规范--超前探测
安徽惠洲地质安全研究院股份有限公司物探院技术规范管理规定（2019版）编制：____________审核：____________时间：____________目录1方案设计 (1)1.1地质概况 (1)1.2探测目的 (1)1.3探测技术方法相关原理 (1)1.4工程实例 (2)2施工流程 (3)2.1准备工作 (3)2.2井下探测注意事项 (3)2.3现场数据采集及现场记录 (4)3数据处理 (7)3.1数据质量的评价方法 (7)3.2一般数据的处理流程 (7)3.3现场干扰的剔除 (13)3.4最终图件的修饰及标准 (13)4报告编制 (14)1方案设计掘进巷道超前探测，一般采用“扇形”水平观测系统或者“U”型水平观测系统，根据探测区域的含水层层位或者探测目的，确定所选择的观测系统。
1.1地质概况具体包括矿区概况、工作面概况、工作面地质及水文地质特征。
1.2探测目的（1）采用瞬变电磁法超前探测掘进巷道迎头及顶底板前方110m范围内岩体电性分布情况；（2）对探测区域内可能存在的富水区做出定性评价。
1.3探测技术方法相关原理瞬变电磁法属时间域电磁感应方法。
其探测原理是：在发送回线上供一个电流脉冲方波，在方波后沿下降的瞬间，产生一个向发射回线法线方向传播的一次磁场，在一次磁场的激励下，地质体将产生涡流(见图1-1)，其大小取决于地质体的导电程度，在一次场消失后，该涡流不会立即消失，它将有一个过渡(衰减)过程。
该过渡过程又产生一个衰减的二次磁场向地质体内传播，由接收回线接收二次磁场，该二次磁场的变化将反映地质体的电性分布情况(见图1-2)。
图1-1 半空间中的等效感应电流图图1-2 瞬变电磁法原理图解瞬变电磁场在大地中主要以扩散形式传播，在这一过程中，电磁能量直接在导电介质由于传播而消耗，由于趋肤效应，高频部分主要集中在地表附近，且其分布范围是源下面的局部，较低频部分传播到深处，且分布范围逐渐扩大。
试论矿井超前物探与超前钻探综合利用技术
４ 物 探 和钻 探 技 术 相结 合 应 用 应 注
意 的几个 问题 ４ － １高 密度 直 流电 法探 测技 术 也有 自 身 的缺 点 ， 由 于其 采用 直 流 电场 的全 空 间 三 级 超 交 汇 技 术 ，容 易 造 成 异 常 区 的误
判， 对 异常 区 的富 水性 也 无 法做 出准确 判 别， 物探 结果 存在 多解 性 。 ４ ． ２ Ｚ Ｙ 一 １ ２ ５ ０ 型 煤矿 用 全液 压钻 机 机 身过大 ， 考 虑 到受 综 掘 机 影 响 ， 断 面 小 不 易 钻 机 的前 移 ， 机身 较 重 ， 钻 机搬 运要 求 人员 多 ，对倾 角较 大时 钻 探 不方 便 施 工 。 选 用钻 机 要 在 考 虑 钻 机 最 大 给 进 力 和 钻 机扭 矩 的前 提 下 ， 选用 易 于搬 运 的钻机 为
摘 要： 为 了防止 煤矿 水 灾事 故 的发 生 ， 利 用井 下 高密度 直 流 电法探 测技 术 ， 结 合 工作 面超 前钻 探 ， 对 回坡 底 煤矿 采 掘 开 工 作 面进 行超 前探 测 ， 用 于预报 工作 面前 方 的地质 构 造及 水 害威胁 。 探 测研 究成 果 已得到 采掘 工程 实践 的验 证 ， 确保 了工作 面
一Байду номын сангаас
发 的标 尺 准确 反 映出来 。 ２超 前钻 探 矿 井钻 探 采 用 Ｚ Ｙ 一 １ ２ ５ ０型 煤 矿 用 全 液 压 钻 机 ，该 钻 机 适 用 于 岩 石 坚 固 系数 ｆ ≤８ 各 种煤 层 、 岩 层 。钻 机 适应 巷 道 断 面 积 ≥６ ． ５ ｍ ， 或 者 宽 度 ≥２ ． ８米 ， 高 度 ≥２ ． ５ 米－ 探煤 层 时最大 钻机 距 离 ２ ０ ０ 米， 在 坚 固 性 较 大 的岩层 中钻 探时 效 果欠 佳 ， 在 钻 孔 倾 角较 大时 不 方 便 施 工 。 在 接 近 矿 井 边 界、 各 保护 煤 柱边 界 ｌ Ｏ ０ ｍ 附近 时 、 在预 计 水 压大 于 Ｏ ． １ Ｍ ｐ ａ 、 物 探报 告 异 常 区进行 钻 探作 业 时 ， 钻孑 Ｌ 必 须强 制安 装孔 口管 。 超 前钻 探设 计 ： 在 工 作 面迎 头 进行 超 前钻探 ， 钻孔设计为扇形布置 ， 终 孔 孔 间 距 不超 ３米 ， 防 隔水 煤 柱 帮距 留设 ２ ０ 米， 超 前 距 留设 ３ Ｏ米 ， 钻孑 Ｌ 设 计 长度 １ ０ ０米 ， 依 次循 环钻 探作 业 。 ３物 探 和钻 探 技 术相 结 合 的 工作 流
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
物探管理规定
物探管理规定集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-物探管理制度1、根据《煤矿防治水规定》第九十条、第九十一条关于采掘工作面应采用物探、钻探等方法查清水文地质条件之规定，防止水害事故的发生，严格按照“有掘必探”、“物探先行、化探跟进、钻探验证”的原则进行物探钻探工作，特编制本管理制度。
2、本矿应根据采掘衔接计划，超前安排物探查疑、钻探验证及注浆加固工作，保证矿井生产正常接替。
3、我矿现有专业的物探设备，所有井下工作面物探工程由防治水中心施工。
4、井下所有煤岩巷掘进工作面,必须采用瞬变电磁仪对该地点进行超前循环探测前方构造及底板的含水状况，查清水文地质条件。
（1）煤（半煤岩）巷掘进工程应在物探评价范围内进行即超前探测110m，允许掘进距离80m，留足30m的超前距。
（2）岩巷掘进工程应在物探评价范围内进行即超前探测110m，允许掘进距离80m，留足30m的超前距。
（3）凡是进行超前物探的煤岩巷掘进工作面防治水中心必须严格控制物探安全掘进距离，施工区队按照安全距离进行施工，严禁超掘。
进行超前探测的巷道，掘进期间必须执行允许掘进通知单制度。
5、物探结束后，1天内提交物探报告并有总工程师审批意见，确保巷道前方无水害威胁，方可安全掘进。
6、针对物探查出的相对低阻值异常区，必须编制物探异常区补充钻探设计及安全技术措施，进行钻探验证，探放水队严格按照措施执行，做好原始记录。
施工结束后及时提交验证报告并经总工程师审批。
在编制物探异常区补充钻探的安全措施中，必须明确规定安装止水套管、注浆、养护、扫孔、耐压试验时间及数量，并且钻孔孔口必须安装高压闸阀。
经钻探查证，有突水危险的开掘区段要对围岩进行预注浆加固或修改设计进行处理，否则不得掘进；有突水危险的采煤工作面应留设防水煤柱或进行底板注浆加固处理。
防水煤柱的留设应符合《煤矿防治水规定》要求。
进行底板注浆加固前，必须编制专门设计和施工安全技术措施。
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山西汾西太岳煤业股份有限公司直流电法仪超前探测分析报告
施工地点：一采区轨道上山
操作人员：探水队
编制：探放水科
审核：
二0一二年
山西汾西太岳煤业股份有限公司物探报告
一、工程概况
采用矿井直流电法探测仪探查一采区轨道上山迎头处前方是否有含水异常地质体。
直流电法探测仪超前探测有效控制距离为80米。
二、基本原理
以岩、矿石与含水地质体之间的电性差异为物质基础，通过布置在巷道内的供电电极在巷道周围岩层中建立起全空间的稳定人工电场，该稳定电场特征取决于巷道周围岩石的电性特征及其赋存状态，再通过测量电极观察和研究地壳周围人工电场的变化和分布规律，使用全空间电场理论处理和解释，进而得到巷道周围岩石中引起电场变化的水文、地质构造等状况。
一般煤系地层常见岩石电阻率值
三、施工方案
设计步长为4m，探测深度为60m。
具体施工如下：
第一步：以皮卷尺为测量工具，在距迎头14m处为起始点按4m为间距，一次标点为1、2、3……30。
第二步：在１、2和3号布设供电电极A1、A2和A3。
第四步：在4号点以后均布设为记录点。
第五步：测量时将供电电极A和B(无穷远）固定，当A1供电时，测量电极M和N在4和5号点处，记录采集数值；然后以A2、A3作为供电电极，记录采集数值。
第六步：当第五步结束后，M电极从4号点移到6号点，A1再次供电记录数据；依次这样交替移动M和N电极重复第五步操作，直至跑极结束。
数据采集——自动采集记录；
存储方式——手动存储，以人工手动记录为辅。
四、成果图数值解释
后附探测成果图
如图1：成果图中0～60为探测深度标尺，单位为米。
“0”代表迎头，后面依
次为距迎头的探测深度。
造成“蓝色”成因一般有5种：1、裂隙发育 2、含水断层 3、含水陷落柱4、积水老巷 5、顶板淋水
造成“红色”成因一般有4种：1、不含水断层 2、不含水陷落柱 3、不含水老空巷 4、岩性变化
如图2：成果图中数字为相应探测视电阻率的比值色标。
四、验证成果报告
红色值可能是不含水构造，蓝色低阻值在40以下打钻可能放出水。
1、如果低阻异常有水，说明我矿的含水值在此附近；如果低阻异常无水，说明我矿的含水值在此值以下。
2、如果高阻异常有不含水构造，说明我矿的不含水构造值在此附近；如果
高阻异常无构造，说明我矿的不含水构造值在此值以上。
五、结论与建议
1、超前探测实测距离65m，控制有效距离65m 。
2、探测范围内未发现异常：
3、结合地质资料，巷道掘进时，可观察低阻异常区域，加强水文观测工作，确保安全掘进。
95
100105110
115120125130135140145150155
160165170175180。