关于井下超前探在煤矿生产中的应用

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。利用矿井直流电法对煤矿井第进行探测，并采用音频电穿透法进行测量，进而获取回采工作面底板的电阻率等值线图，进而得出矿井周围异常水结构的发展规律。

1.2 井下弹性波探测方法

弹性波探测技术主要将弹性波原理当作基础，并且在矿井地质构造施工过程中具有更强的针对性和更高的精度性，主要技术有瑞利波、巷道地震超前技术等。瑞利波探测技术主要利用煤矿井下煤层和围岩之间的阻抗差异来划分矿井的分层界面和断层的位置，并且适用于矿井开采工作面前方80 m小范围内的超前探测，比如：断层、裂隙层等。巷道地震超前预测技术主要利用反射地震勘测作为基础原理，通过对矿井波场的具体分析，并按照一维波动理论进行解释，能够更好的探测矿井前方断层的具置。这项技术的一大缺点是：受煤层厚度和侧帮异常影响较大，对现场的条件比较高。

2 直流电法技术的应用

在矿井生产过程中此方法属于全空间电法勘探。它主要是将煤层之间的电性差异作为基础，在多空间范围中建场，利用全空间电场理论，为煤矿超前探技术提供更多探测方法。采用直流电法探测技术能对施工前边的含水地质结构进行预测，主要使用的是三点源方法。这种方法也对堵头后边设置三个供电点，再利用巷道层面不同的电位差和视电阻率的计算，进而判断极距之间电阻率是否出现异常。再将这些异常进行相应的处理，在消除巷道、后方、侧方异常影响后，在通过空间的交换，准确地掌握前方含水异常的情况。

3 瑞利波技术的应用

瑞利波产前探测技术是一种弹性波类型的面波勘测方法，瑞利波探测中的质点是沿着介质表面进行逆时针椭圆状的运动。在不同介质中传播时的速率也不同，传输过程中存在频散现象，并且此波在传输过程中与截止物理力学有着直接关系。所以，根据瑞利波椭圆极化特性和频散特性，震源发出一个地震波，再通过脉冲信号向外进行传输，设置中的两组传感器会不间断的接受信号，使用频谱分析方法，将不同频率段的瑞利波分离开，进而得出信号不同的相位差，进而计算相应的速度，再依据上述信息绘制出测量点的频散曲线，进而对下组煤深度进行测量，煤矿安全厚度的测量，施工前方结构的测量以及隔水层厚度的测量等。

4 综合探测技术运用

矿井开采过程中最经常使用的超前探技术就是瑞利波和直流电法，对煤矿的安全生产起到关键作用，比如：防治水、预测巷道前方的地质结构、预测瓦斯浓度等。为了能够更加准确的进行探测，在煤矿探测过程中可以使用多种方法联合的方式，降低多解性。

5 结语

矿井超前探技术正在由二维向三维转化，在煤矿生产过程中采用三维立体探测，能够有效地提高预测地质结构的准确性，能够更加准确对异常地区进行定位。矿井超前探技术的发展非常迅速，正逐步朝着综合性、准确性的方向发展。在煤矿开采过程中如果能够与现在的地理信息系统完美的融合在一起，组建一个多元化的集成系统，一定能够推动煤炭开采业朝着更加高效、高产、高安全的方向发展。随着我国电子技术的不断发展，在煤炭开采行业陆陆续续出现一些虚拟仪器及人工智能技术来方便矿下超前探工作，开发功能多、精度高、智能化的仪器将作为日后发展的主要方向。

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