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摘要：在煤矿井下工作面掘进过程中，由于奥灰水具有水压大、突发性的威胁，必须采用先进的超前勘探方法。在实践中，最佳的勘探方法主要包括直流电法和瞬变电磁探测技术。对地球物理勘探技术的合理利用可获取岩层富水性等异常信息，因此，分析煤矿井下掘进工作面超前物探效果显得尤为重要。
关键词：煤矿；超前物探技术；效果
随着我们的社会经济发展，社会生产和人们生活对煤炭资源的的需求量仍然较大。这就要求不断提高煤炭企业的生产效率和产量。在水文地质条件下，地质构造复杂，矿井开采深度的提高对矿井的安全构成严重威胁。除了加强水文地质预报外，要充分利用先进的物探方法，减少水害发生的可能性，以保证煤矿井下安全生产。
1 物探方法简介
1.1 瞬变电磁法。瞬变电磁法形成电磁脉冲，脉冲磁场在二次涡流场的衰减时间，可以通过线圈或接地源观察。电磁脉冲的形成是通过诸如接地短线或接地电源等发射线圈形成波形电流的方式进行的，发射后在电介质中形成磁场，而岩石的地下导电体在其内部产生电感电流，在脉冲停止后，岩石中的感应电流开始衰减，连同热损耗这取决于衰减特性。衰减阶段划分为早期阶段中期和后期。不同深度的地球电学特征可以根据磁场测量的电感电流衰减规律来判断。如果在井底进行预探，那么在施工现场必须安装电磁发射框架和接收装置，发射极框扩散到各种岩石，形成涡流场，切断电源后在次级场形成电感势，由一个接收器观测到的，该接收器通过电感电位的变化估计所测量的层中的电变化。在进行预先探测时电磁瞬时变换法测量距离约100米；在这种情况下，中等深度可能出现一个盲目探测区，根据第一场和封闭时间大约为20米，因此掘进距离不超过20米。每次超过80米。在实际施工过程中，以确保勘探工作符合瞬时测量结果电磁法将保留30米的安全工作距离，也就是说，将保留30米及以上的安全工作距离。为了获得更全面的测量结果，必须从不同角度对不同方位的数据进行探测。横面发射和接收一般从左往右旋转，旋转角从左30°到右30°，每间隔10°试验一次。剖面从上15°到下45°旋转，每间隔15°试验一次。同时，由于瞬时电磁法的体积效应，可以收集关于在30°的圆锥面上的低电阻与已探明的方向。
1.2 直流法。直流法是以单极偶极电阻为基础的。所测量的空间是指一种均匀的环境，在这种环境中，电极A和电极在供电中进行无限的分离。这两个最终形成了空间的球面等位面。两个电极（m和n）之间的电位差是通过岩石的电反应合成而发现的。要测量的空间异常不同于环境，具有不同的电导、尺度和适当的测量地点。在测量过程中，异常物体的边界与周围介质形成明显的电位差。通过检测和测量设备及相关的计算，可以发现相当大的潜在边界异常。然而，对直流法有某些限制，这取决于其本身的空间工作方法和条件。探测区是非水空间，形成了复杂的固定流的空间分布，测量的电阻率法在用电阻率法处理和分析数据时，必须考虑到生产的空间分布结构，这是很难分析的区域。这一方法的数据收集过程取决于工作地点。在工作过程中，只能在一个方向上进行，从生产的角度考虑，无法获得三维数据、工作量较大、效率较低这些缺点将对煤矿井下掘进产生一定的影响。
2 超前物探在某煤矿的应用效果
以上两种技术方法主要是对采集到的资料进行预处理，计算视电阻率，并在现有地质资料的基础上进行综合分析，得出相应的结论。
采用瞬变电磁超前探测技术施工30次，发现异常8处，未见异常22次，后续掘进过程中与巷道实际揭露水文地质条件基本一致；采用直流超前探测法施工28次，发现异常7处，未见异常21次，后续掘进过程中与巷道实际揭露水文地质条件基本一致。
2.1 分析结果。选择了两种不同的测试方法。根据表面电阻率分布等效剖面图，相对高阻、异常低和其他过渡区。某次探测过程中，直流电法探测发现了两个低电阻异常区，其中一个在工作前约35米。另一个在工作前68米。瞬变电磁探测预测在45至70米的范围内，存在一个相对低阻异常，两种方法所产生的异常带应相互关联并应成为水文地质异常区。
2.2 对测试结果进行比较。结果显示该方法对水的敏感性很高，垂直分辨率很高，能够准确识别异常水体垂直分布。先进的TEM技术所指出的异常情况表明，这种方法对水体的反应更为敏感，具有较高的横向分辨率，并较准确地定义了横向分布的异常位置。
3 煤矿井下掘进施工方案制定
本条主要建议把先进的勘探方法和先进的钻探技术结合起来，以保证巷道掘进过程中的安全性。
3.1 钻探方法。在未进行物探前，煤矿往往采用钻探方法验证巷道掘进过程中可能存在的富水区域，在钻探时主要使用煤矿全液压专用钻机，适用于各种煤、岩巷道等，在钻探过程中，存在钻孔数量较多、倾角较大时施工困难、钻探距离较长且在岩石上钻探效率低下等缺点。因此，物探与钻探技术结合起来，变得尤为重要。
3.2 物探与钻探相结合。首先利用直流电法或者瞬变电磁法进行超前探测，随后在工作面掘进正头进行钻探。钻探结束后，将实际钻探结果与前期直流电法或者瞬变电磁法结果进行对比分析，论证直流电法或者瞬变电磁法成果的可靠性，并在后续实际揭露后，将实际揭露情况与直流电法和钻探结果进行综合分析，不断论证直流电法和钻探相结合的可行性。
由于综合物探手段结合瞬变电磁和直流电法为煤矿井下掘进工作面预防水害提供了强有力的技术支持。与实际揭露结果对比，发现精度较高、投资少、效率高，能够更有效地预测巷道掘进过程中的水文地质情况。同时通过钻孔对预测进行检验，可以最大限度地减少井下发生水灾的可能性，以确保煤矿井下的安全生产。
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