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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。
附件电法施工方案及经费预算1、巷道掘进头超前探测方案及经费预算（以单场次计算）1.1、工作布置与工作量设计在巷道掘进期间，设计采用矿井防爆电法仪对前方不明地质体进行超前探测。
掘进头超前探测应用固定供电电极而移动测量电极MN 的三极装置形式。
超前探测井下施工装置示意图如下图1-1所示：图1-1、井下超前探测施工装置示意图超前探测井下施工一般在巷道掘进头附近以一定间距（4m ）布置供电电极321、A 、A A ，测量电极MN 在巷道内按键头所示的方向以一定的间隔（4m ）移动，每移动一次测量电极MN ，测量一次321、A 、A A 所对应的视电阻率值1ρ、2ρ、3ρ。
测量电极MN 的间距根据地质任务和勘探的详细程度而定，同时也要考虑信噪比的大小。
由于YDZ(A)型矿井防爆数字直流电法仪的最大供电电流不超过100mA ，这就限定了超前探测的距离不可能很大。
根据近年来的应用实际勘探情况，勘探距离一般为80m 。
探测测点布置以掘进头参照，每次超前控制预报距离不小于80m 。
若按单场次超前探测控制距离为80m 计，施工距离约120m ，按4m 点距计，单场次设计工作量约90个物理点。
即：3120/4=90(个物理点)1.2、预期效果及提交成果形式针对每次超前探查工作，预期达到探明巷道掘进头前方0～80m 层段构造发育情况，判断断层界面到迎头的距离及断层附近岩层含水性异常的相对强弱，指导巷道掘进期间技术措施的实施。
提交成果形式如下： ① 成果总结文字报告 ② 实际探测工程分布图 ③ 分次探测成果图。
图1-2为某矿探测成果图，并经掘进验证，距离误差小于5m 。
单次设计工作量：90个物理点。
依据《工程勘察设计收费标准》(2002年颁发)： 电法探测超前探测（距离<100m ）单价为260元/物理点。
另外，技术工作费收费比例为22%；特定条件（环境）调整系数为1.2～3.0（本工程取1.5）经费计算为：1.5×[260（元/点）×90（点）] ×(1+22%)=42822元；（即取整为：4.28万元/场次）图1-3应用实例与成果形式示意图2、矿井音频电透视施工方案及经费预算（以1000m 走向长工作面为例）2.1、测点布置与工作量在工作面形成后开展矿井音频电透视工作，施工前先作井下标点、定位工作。
工程物探技术在我院公路勘测与检测工作中的应用与效果前言工程地球物理勘探简称工程物探，其作为一项轻便、快捷、经济的工程地质勘探与地下工程质量检测手段已被国内外工程界所共识，并有了近四十年的发展应用历史，其方法之多，已有电法、地震法、电磁法、重力法、磁法、放射性法、声波法、地质雷达法及多种物理测井技术等，但在土木工程中应用最多的效果显著的首推包括以地震为主的弹性波探查检测法，次为电法与综合测井法。
工程物探技术，尤其是弹性波探查检测技术得到更快全面的发展和应用却始于八十年代以来，九十年代更取得了突破性的进展，部分技术方法已跃居世界当代先进水平。
本文以弹性波法探测技术为主介绍一下我院在公路勘察设计与工程监理工作中应用工程物探技术方法的概况与其效果。
一、应用工程物探历程：六十年代初期，我院在公路部门率先引进与推广了电法勘探，用于山区道路人工构造物地基的勘察并与钻探配合取得了一定的生产应用效果。
1980年我院购置了美国ES-lA型袖珍式单边数字地震仪，开始了公路地震勘探的生产应用试验，1986年又引进了美国信号增强型ES-1210F型12道工程地震仪，正式将地震勘探技术引入了公路桥梁地基的勘探生产实际试用阶段。
1990年我院突破了八十年代单一的折射波法勘探技术方法，从水电系统“七五”科技攻关技术专利成果中引进了浅层地震反射勘探及地震波速测井技术与浅反数据采集及数据处理软件，开始了利用微机与地震仪联机从事浅反与折射法结合应用的应用历程，由测纵波(即P波)到测横波使地震勘探水平上了一个新台阶。
1994年又引进推广了瑞雷面波探测技术和超声波检测技术，购置了国内先进的SWS-1型多功能面波仪和数字图像结合型超声波仪，使近地表30米以浅地层的探查有了更好的方法，并开展了岩土物性参数和不良地质的定性定量评价工作及基桩质量检测工作。
1996年我院引进推广了水域地震映像勘探技术，购置了国内当前最先进的SWS-II型多波列、多功能数字图像勘探与工程检测仪及其软件包，并在南京长江第二大桥桥基及引线勘探工作中进行了生产应用，取得了喜人的成果，使我院工程物探技术水平与应用领域又上了一个大台阶。
瑞雷面波勘探法的资料处理与解释徐元璋;高桥松【摘要】瑞雷波常称为面波.瑞雷面波勘探方法是一种新型的地球物理勘探方法,是近期发展起来的一种浅层工程地球物理新方法.瑞雷面波勘探法最基本的理论是其频散特性.当介质为半无限弹性介质时,在自由空间和弹性介质分界面上将会出现一种波,这就是瑞雷波.面波勘探法主要有稳态法和瞬态法,两种勘探方法的区别在于震源不同,前者是以一单频率的瑞雷波来获取速度曲线,而后者需要分析叠加在一起的瑞雷波.两种方法最后得到的结果相同,但实现的技术路径截然不同,表现出各自的特点.【期刊名称】《工程地球物理学报》【年(卷),期】2013(010)001【总页数】5页(P76-80)【关键词】瑞雷波;频散特性;稳态法【作者】徐元璋;高桥松【作者单位】长江大学地球物理与石油资源学院,湖北武汉430100;长江大学地球物理与石油资源学院,湖北武汉430100【正文语种】中文【中图分类】P631.41 引言瑞雷波常称为面波，它的大部分能量集中在自由表面附近的小区域内并沿界面传播。
瑞雷波是介质中纵波和横波耦合的结果，具有传播速度低、水平方向衰减小、抗干扰强等特点［1～3］。
瑞雷波勘探方法是一种新型的地球物理勘探方法，是近期发展起来的一种浅层工程地球物理新方法，由于该方法操作简单、探测速度快、能够一次获得与深度有关的地层面波速度参数的特点，因而在工程地质勘察和工程质量检测领域得到了广泛的应用［4，5］。
本文介绍了瞬态瑞雷波法的原理及其相应的数据处理和解释方法。
通过面波的频散曲线可对浅部地下岩层进行速度分层，并通过瑞雷波的速度转换为横波速度，分析岩土的性质及介质的变化，并且还可以调查地层中的软弱夹层、地下空洞等，与折射波相比，面波法反演地层具有其无可比拟的优点。
2 瑞雷面波勘探法的原理在一个均匀弹性半空间内，假设表面是自由界面，设其下均匀弹性介质的密度为ρ、弹性常数λ、μ，以xoy面为自由界面的表面，z轴轴无关垂直向下，建立直角坐标系，瑞雷面波在zox平面内传播，使这些扰动与y无关，既而简化为二维问题［6，7］。
岩溶地区工程地质合理的勘察方法及探测技术摘要：岩溶指可溶性岩石，特别是碳酸盐类岩石(如石灰岩、石膏等)，受含有二氧化碳的流水溶蚀，有时加以沉积作用而形成的地貌。
往往呈奇特形状,有洞穴、石芽、石沟、石林、溶洞、地下河也有峭壁。
岩溶不仅可能导致重大地质灾害的发生，如地面塌陷、山体崩塌等，也给工程建设的本身带来了诸多不利影响，尤其是隐伏岩溶的存在，危害更大。
因此，在岩溶地区进行工程建设时，如何科学有效地对岩溶的影响和危害进行合理评价显得十分重要。
本文从西南地区常见的岩溶地质出发,探讨了岩溶地区工程地质勘察的方法及探测技术，供同行参考。
关键词：岩溶地质；勘察；探测技术Abstract: the karst rock to soluble, especially of carbonate rock (such as limestone, gypsum, etc), containing carbon dioxide by the running water dissolution, sometimes to deposition and the formation of the landscape. Often a peculiar shape, a cave, a Clint, stone ditch, stone forest, cave, underground river also have cliffs. Not only can lead to significant karst geological disasters happen, if the ground subsidence, landslides and so on, also to the project construction itself brings about many adverse effects, especially concealed karst existence, more harmful. Therefore, in the karst area for engineering construction, how to scientifically and effectively to the influence of the karst hazards and reasonable evaluation is very important. This paper, from the southwest common karst geological tries to explore the karst area engineering geology prospecting method and detection technology, refers for the colleague.Keywords: karst geological; Reconnaissance; Detection technology一、岩溶地质的形成岩溶(又称喀斯特)，是指流水对可溶岩石(碳酸盐岩、硫酸盐岩、卤化物盐岩等)进行以化学溶蚀作用为主要特征(包括水的机械侵蚀以及物质的运移与再沉淀) 的综合地质作用，以及由此产生的各种现象的总称。
工程基础勘探中综合物探方法的应用研究陈耀摘要：随着科技的不断发展和进步，综合物探方法也在工程基础勘探中得到了广泛的应用。
物探方法具有高效、无损、高密度等优点，在工程基础勘探中发挥着重要的作用和价值。
因此在未来的发展过程中，相关人员应该对这一方法不断的改进和创新，确保工程基础勘探的质量。
本文针对工程基础勘探中综合物探方法进行了简单的分析和研究，望相关人员可以借鉴和采纳。
关键词：工程基础勘探；综合物探方法；应用综合物探法是工程基础勘探中的一种有效途径，对工程基础勘探有着非常重要的意义和影响，因此被广泛的应用到很多领域当中。
在工程基础勘探中应用综合物探法不仅技术非常实用，并且经济合理，是最佳手段的优化组合。
在实际的工程基础勘探过程中，相关人员应该严格按照勘探的标准和要求执行，综合运用这种方法，从而提高工程基础勘探的质量。
一、综合物探方法的概念对于综合物探方法来说，其原理就是利用一些专门的机器和设备，从而可以更好观察出地球物理场分布以及变化的特征。
综合物探技术不仅可以合理、科学的解决环境地质等问题，还可以对工程中出现地质问题进行及时的解决和处理，因此被广泛的应用与工程基础勘中。
综合物探法的工作原理比较简单，主要是通过专门的设备给探测目标发射信号，然后运用专门的接收装置对异常返回的信号进行实时接收。
通过与资料的对比，对这些返回的信号进行分辨，与此同时通过观察信号在介质中呈现的传播特点，对介质体进行分析和研究，探地雷达技术就是通过这一原理进行勘探的。
探地雷达技术主要是以地球物理探测为勘探对象，雷达在深探的过程当中，主要是采用发射装置对高频宽带电磁波进行发射并且接受的方式进行探测工作。
在发射和接受的过程中，利用电磁波反射原理，通过勘测电磁波的传播时间以及波形等，可以很大程度上起到防灾减灾的作用。
二、综合物探方法在工程基础勘察中的特点一般情况下，在对复杂地质物理变化进行勘探时，应该充分的考虑测定其温度以及磁场等方式和方法。
瑞雷面波勘探理论方法的研究及其应用瑞雷面波是一种在地震波传播过程中形成的表面波，其频率范围通常为0.02-10Hz。
瑞雷面波的特点是振幅大、频率较低、传播速度缓慢。
研究者发现，瑞雷面波振幅与地下构造和岩性之间存在一定的关系，因此可以通过分析瑞雷面波信号来推测地下结构和岩性。
为了研究瑞雷面波的物理特性和勘探应用，研究者采用了多种方法。
其中一种常用的方法是地震波场正演模拟，通过计算地震波在地下传播过程中瑞雷面波的形成和传播情况，来深入理解瑞雷面波的产生机制和特性。
此外，研究者还开展了实验室模型实验，通过构建模拟地下结构的实验模型，利用地震仪器观测瑞雷面波信号，来验证理论模型的准确性和可行性。
1.地下结构探测：瑞雷面波对地下结构具有较好的分辨能力，可以用于探测断裂带、地下岩层界面和隐蔽构造等地质特征。
该方法在石油勘探、地震灾害研究等方面具有重要的应用价值。
2.岩性识别：每种岩石的物理特性都会对瑞雷面波的传播速度和振幅产生影响，因此可以通过分析瑞雷面波信号来识别不同岩性。
这对于地下水资源调查、选址勘探以及建筑工程等应用领域来说都具有重要意义。
3.地下污染探测:地下污染是一个严重的环境问题，传统的地下勘探方法对于污染物的探测有一定的局限性。
而瑞雷面波勘探方法能够提供高精度的地下结构信息，可以用于地下污染物的定位和监测。
4.地震预测：瑞雷面波与地震活动有一定的关联性，地震前后的地下结构变化会导致瑞雷面波信号的变化。
因此，通过分析瑞雷面波信号可以辅助地震预测和地震监测工作。
总之，瑞雷面波勘探理论方法在地球物理勘探中具有重要的地位和广泛的应用前景。
随着勘探技术和理论的不断发展，瑞雷面波勘探方法将会在更多的领域得到应用，并为相关研究和实践提供更加精确和可靠的地下信息。
瑞利波物探仪在煤矿防治水中的应用龙山煤矿二〇一〇年十月二十四日前言当前，煤矿防治水工作已成为影响煤矿安全生产的重要工作，作为一种新地球物理探测方法之一的瑞利波探测仪，在矿井建设、生产中扮演着越来越重要的作用。
瑞利波探测仪在探测老空、老窑、含隔水层及层的厚度和掘进巷道前方地质构造、断层防水煤柱宽度、断层落差及延伸方向、陷落柱等方面良好的效果，使地质预测预报工作由定性上升到定量，资料更加准确及时，能更好地为煤矿安全生产服务。
瑞利波物探仪在煤矿防治水中的应用韩增辉杨小永代琦周全涛一、瑞利波探测概括瑞利波探测法是近年来地球物理勘探的新技术，新工艺，它是通过采集人工地震波所携带的地下信息来分析地层结构，目前有两种方法，一种是面波变频探测法，亦称稳态法，这种方法由于激振器较笨重，在某些工程场地使用困难，特别是煤矿井下无法采用。
另一种方法是面波频谱分析法，也叫做瞬态法，它是有震源产生一定带宽的脉冲，通过测线上相距震源不同距离的多个接受传感器，把信号采集到瑞利波仪的记录中，利用FFT和频谱分析技术，通过相干函数的互动率谱相位展开谱，从而得到两个纪录信号在不同频率下瑞利波在传播过程中由于时滞而产生的相位差，根据多路不同频率信号的相位差就可计算出传播时间和速度。
由已知多个接受传感器的安装距离，便可求的不同频率瑞利波的相速度，同时得到该测点的频散曲线。
由于瞬态法在理论上考虑了层状介质中瑞利波的转播理论，其探测精度高于稳态法。
二、瑞利波探测技术瑞利波探测技术是利用弹性波中的面波在介质中传播特征来探测前方地质构造的物探手段。
仪器体积小,操作简单,探测速度快,效率高,有配套解释软件,探测效果好。
但该仪器在软层中的探测距离较短。
在不同介质中,瑞利波按不同的速度传播,这是瑞利波所具有的频散特征。
瑞利波传播速度VR = △X/△T。
式中△X 为两检波器之间的距离;△T 为两检波器的时差。
波速与波长的关系为:λR = VR/ f通过计算机处理,求得不同频率的波长和波速。
面波勘探是近年发展起来的一种新的浅层地球物理勘探方法，具有简便、快速、经济、分辨率高、成果直观、适用场地小等优点，已在许多领域得到应用，并取得了良好的应用效果。
文章介绍了面波勘探技术的发展概况、探测原理、主要特点及其野外测试方法，对其应用范围及目前存在的问题作了说明，并给出一个应用实例。
关键词：瑞利面波地震勘探瞬态法频散曲线1 前言面波勘探，也称弹性波频率测深，是国内外近几年发展起来的一种新的浅层地震勘探方法。
面波分为瑞利波（R波）和拉夫波（L波），而R波在振动波组中能量最强、振幅最大、频率最低，容易识别也易于测量，所以面波勘探一般是指瑞利面波勘探。
人们根据激振震源的不同，又把面波勘探分为①稳态法、②瞬态法、③无源法。
它们的测试原理是相同的，只是产生面波的震源不同罢了。
1938年德国土力学协会首次尝试用稳态振动来检测岩土的各种弹性力学参数。
1960年美国密西西比陆军工程队水陆试验所开始开发类似的技术方法，但由于当时技术条件的限制，均未获得成功。
70年代初美国F·K·Chang等人利用瞬态激振产生的瑞利波来研究浅部地质问题，并于1973年在第42届国际地球物理勘探年会上发表了“Rayleigh Wave Dispersion Technique for Rapid Subsurface Explorati on”（瞬态面波在浅层勘探中的应用）论文，报道了有关的研究成果。
在稳态方面，直到80年代初，日本的VIC株式会社经过多年的研究试制，推出了GR－810佐藤式全自动地下勘探机，才使该项物探技术在浅层工程勘察工作中得以应用。
通过几年的实践和初步研究，R波在岩土工程勘察中的应用大致分为以下几个方面：⑴查明工程区地下介质速度结构并进行地层划分；⑵对岩土体的物理力学参数进行原位测试；⑶工业与民用建筑的地基基础勘察；⑷地下管道及埋藏物的探测；⑸地下空洞、岩溶、古墓及废弃矿井的埋深、范围等探测；⑹软土地基加固处理效果评价及饱和砂土层的液化判别；⑺公路、机场跑道质量的无损检测；⑻江河、水库大坝（堤）中软弱夹层的探测和加固效果评价等；⑼场地土类别划分及滑坡调查等；⑽断层及其它构造带的测定与追踪等。
