矿井巷道地球物理方法超前探测研究进展与展望

分类：论文范文 发表时间：2021-04-19 09:46

　　摘要：矿井掘进工作面地球物理方法超前探测要求准确探测巷道前方地质异常体，探测空间小，干扰大，技术要求高。从方法原理、研究现状、技术特点和仪器设备４个方面对地震方法、直流电法、瞬变电磁法、其他物探方法用于超前探测进行了总结。介绍了近几年来地球物理方法在地质构造、岩层含水性超前探测以及仪器研制等方面的最新进展，包括地震精细成像、槽波超前探测、瞬变电磁波场转换与合成孔径、直流聚焦法超前探测、磁共振超前探测、井下陷落柱等超前探测以及全空间反演和联合反演等技术。围绕提高超前探测的精度、分辨率、抗干扰能力和增加探测距离，实现精细探测，提出了掘进工作面地球物理方法超前探测的发展方向，包括完善全空间物理场基础理论、开发新技术新方法以及提高探测精度和分辨率的精细数据处理方法等。探讨了仪器装备要向实时预报、智能化、一体化、防爆、轻便化、抗干扰等方向发展。

　　关键词：地球物理方法；超前探测；研究进展；发展方向；掘进工作面

　　矿井掘进工作面地球物理方法（简称物探）超前探测是一项工作环境特殊、技术难度大、工作要求高且关系到矿井安全的地球物理探查工作。矿井掘进工作面工作环境艰苦，数据采集要在高温、高湿、高粉尘、高噪音的环境中完成，劳动强度大。掘进工作面空间狭小，限制了物探观测系统的布置和探测装备的大小，进而影响了探测效果。掘进工作面具有高瓦斯等特殊条件，仪器要求防爆，这也限制了物探仪器的发射功率和地震震源的选择。掘进工作面是准全空间条件，地面的探测理论不能直接应用于井下，这对数据处理与解释提出了更高的要求。掘进工作面干扰复杂，如铁轨、锚网、工业电、机械振动等，降低了数据信噪比。掘进工作面在物探超前探测之后，便是钻探验证，紧接着又是巷道掘进揭露，因此矿井掘进工作面超前探测具有很高的技术要求。

　　１矿井掘进工作面超前探测研究回顾

　　１．１地震类方法

　　地震类超前探测方法利用地震波在不均匀地质体中传播时产生的反射、绕射、散射等特性，来预报巷道掘进前方及周围临近区域的地质状况，主要有反射波法和瑞雷波法。

　　3．２直流电法

　　矿井掘进工作面超前探测直流电法主要有直流三极法、直流聚焦法和激电法，以直流三极法及其改进方法为主。

　　２矿井掘进工作面超前探测研究进展

　　近几年来，国内外学者围绕矿井掘进工作面物探超前探测地质构造和含水地质体进行了深入研究，特别是在影响矿井安全生产的岩层含水性探测方面，取得了许多成果。

　　３展望

　　矿井掘进工作面物探超前探测虽然已成初步体系，但探测效果远未能满足实际安全生产需要，物探超前探测任重道远。今后的研究要紧紧围绕提高超前探测的精度、分辨率、抗干扰能力和探测距离来开展，重点加强基础理论与新技术新方法、精细数据处理方法以及新仪器装备等方面的研究。

　　４结论

　　矿井掘进工作面地球物理方法超前探测要求准确探测巷道前方地质异常体，探测空间小，干扰大，技术要求高。目前超前探测方法主要有地震方法、直流电法、瞬变电磁法、探地雷达法和红外测温法，各有一定的优势和缺陷。

　　近几年来地球物理方法在地质构造、岩层含水性超前探测以及仪器研制等方面取得了一些新的进展，在地质构造探测方面有槽波超前探测、地震精细成像用于探测等，在岩层含水性探测方面有直流聚焦法超前探测、磁共振超前探测、激发极化法超前探测、瞬变电磁多分量阵列式三维探测技术等，在数据处理方面有瞬变电磁波场转换与合成孔径、全空间反演和联合反演等。

　　掘进工作面地球物理方法超前探测任重道远，要围绕提高超前探测的精度、分辨率、抗干扰能力和增加探测距离开展进一步的研究，完善全空间物理场基础理论、开发新技术新方法、研究精细数据处理方法，实现精细探测。仪器装备要向实时预报、智能化、防爆、轻便化、抗干扰等方向发展。

　　参考文献：

　　［１］沈鸿雁．反射波法隧道、井巷地震超前预报研究［Ｄ］．西安：长安大学，２００６．

　　［２］刘盛东，郭立全，张平松．巷道前方地质构造ＭＳＰ法超前探测技术与应用研究［Ｊ］．工程地球物理学报，２００６，３（６）：４３７－４４２．ＬｉｕＳｈｅｎｇｄｏｎｇ，ＧｕｏＬｉｑｕａｎ，ＺｈａｎｇＰｉｎｇｓｏｎｇ．ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｔｕｄｙｏｆｆｏｒｅｄｅｔｅｃｔｉｎｇｂｙＭＳＰｍｅｔｈｏｄｆｏｒｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｌａｎｅｗａｙ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏ－ｐｈｙｓｉｃｓ，２００６，３（６）：４３７－４４２．

　　程久龙１，李飞２，彭苏萍１，孙晓云１

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