超前探測

礦井掘進工作面地球物理方法（簡稱物探）超前探測是一項工作環境特殊、技術難度大、工作要求高且關係到礦井安全的地球物理探查工作。

基本介紹

• 中文名：超前探測
• 外文名：Advanced detection
• 探測主要方法：鑽探法、物探法 
• 物探法：地震類法、直流電法、瞬變電法等 
• 優點：經濟、高效、無損、探測範圍大等
• 面臨問題：高地應力、高地溫、高岩溶水壓等

鑽探法

鑽探法屬於破壞性探測，是一種傳統方法，用鑽探設備向掘進面前方鑽探一定深度並取岩芯。通過觀察和分析岩芯的構造情況，對巷道掘進工作面前方的災害性含、導水體，陷落柱和斷層等進行準確定位。然而此方法的不足之處在於：
(1) 探水鑽機設備複雜，施工費用高、施工時間長；
(2) 探測速度慢，一次有效探測距離短，頻繁操作，費時費力；
(3) 遇到災害性水體或者瓦斯等災害地質構造時甚至會直接誘發礦難事故，並且探測結果只是“一孔之見”，難以對整個空間的地質情況進行判斷。

物探法

物探法是礦井地球物理勘探的簡稱，是在礦井地下開採空間中，通過觀測由地質變化引起的各種物理場分布及其變化特性來判斷地質結構的方法總稱。與鑽探法相比，礦井物探法具有經濟、高效、無損、探測範圍大、運用靈活等優點。但是由於煤巷特定的工作環境以及煤礦對觀測系統和儀器裝備的特殊要求，帶來了煤巷物理場觀測技術瓶頸大，干擾因素多，數據採集和資料解釋難度大等諸多超前探測難題。

地震類方法

地震類超前探測方法利用地震波在不均勻地質體中傳播時產生的反射、繞射、散射等特性，來預報巷道掘進前方及周圍臨近區域的地質狀況，主要有反射波法和瑞雷波法。

地震反射波法優點為探測距離長，解析度高，信息豐富，對地質異常特別是斷層反映較靈敏、定位較準確；缺點為由於受掘進工作面狹小空間觀測條件的限制以及三維空間岩體內不同方向反射波的影響，數據處理與解釋存在很大的困難，同時由於在煤巷超前探測中地震波具有導波的柱狀幾何傳播特徵，且巷道軸向一般與地層平行，相對成熟的隧道超前探測系統在井巷超前探測中適用性較差。

瑞雷波法超前探測是利用瑞雷波的頻散特性進行超前探測的方法。在非均勻彈性介質中，不同頻率的振動以不同的速度傳播，即瑞雷波的頻散特性，一定的頻率對應一定的波長，即對 應 一定的地層深度。瑞雷波超前探測優點為輕便快捷，缺點為探測距離偏小，一般有效距離為30～50m。

直流電法

礦井掘進工作面超前探測直流電法主要有直流三極法、直流聚焦法和激電法，以直流三極法及其改進方法為主。直流三極法超前探測具有高效、方便、廉價的特點，部分觀點認為該方法探測距離可達100m，探測精度較高，但一些學者認為該方法超前探測距離被人為誇大。該方法缺點是受巷道後方及側幫影響較大，且直流點源場存在對掘進工作面前方異常體的弱敏感性。

瞬變電磁法

瞬變電磁法在地面和航空半空間的理論研究和套用技術已經較為成熟。瞬變電磁法的優點為：對低阻體反映敏感，在岩層富水性探測方面更具優勢；超前探測距離較大，探測方向指向性好；施工方便快捷，勞動強度小等。缺點為：由於體積效應影響，解析度低，難以準確分辨實際的電性界面，同時因關斷時間等影響，存在探測盲區；由於全空間效應影響，掘進工作面前後方異常混合在一起難以分離。

其他方法

紅外測溫超前探測是套用紅外測溫儀對巷道壁進行測溫，根據測量輻射溫度的變化判斷巷道前方的地質情況，主要套用於巷道前方近距離小範圍含水性探測。紅外測溫超前探測優點為快速、輕便、廉價。缺點為不能準確超前預報構造具體位置，易受施工湧水和礦井通風影響，探測距離和探測精度有限，主要作為超前探測的輔助方法。

探地雷達法利用發射天線將高頻電磁波以脈衝形式由掘進工作面發射至地層中，經地層界面反射返回掘進工作面，由另一天線接收回波信號，進而通過對接收的回波信號進行處理、分析解釋，達到對短距離進行超前預報的目的。探地雷達超前探測方法優點為輕便快捷、對構造探測解析度高；缺點為探測距離有限。