一、目的任务
　　煤炭是我国的第一能源，大约占75%，这种趋势在本世纪初的一段时期内将不会改变。当前我国煤炭开采呈现出两个方向发展：一是新矿区要建成 “高产高效”的现代化大型矿井;另一个是老矿区需要上综合机械化采煤和高档普采工作面。在矿井的建设和生产过程中，工作面的合理布置、综采机高产高效的发挥以及隧道的施工，地质因素是第一控制要素。水、顶板、瓦斯等地质灾害是地下工程面临的共同安全隐患，这些地质灾害上都可以与地质构造联系在一起，地质构造控制安全生产，因此在地下工程中引进更多的科技日趋迫切。矿井物探技术作为井下勘探的一种补充手段，能有效的补充矿井地质勘探手段不足的现状。
汾西矿业集团公司双柳煤矿前身为柳林县吉家塔乡白家焉煤矿，位于三交三号井田南部。井田面积29.6073km2，批准开采4、5号煤层。随着国家对煤矿安全生产的重视，2011年，针对双柳煤矿的水文及地质问题，以33408工作面局部区域为研究对象，进行地球物理探测技术应用研究，对各种物探技术在该矿的可行性应用进行评价，决定运用矿井物探技术，即矿井瞬变电磁法、矿井无线电波透视法、矿井震波法完成以下任务：
1、通过瞬变电磁法对33408工作面切割巷至切割巷退后530米范围内的富水情况进行调查;
2、通过矿井震波法对33408工作面切割巷至切割巷退后530米范围内的煤层节理裂隙发育程度进行评价;
3、通过无线电波透视法对33408工作面切割巷至切割巷退后530米范围内的煤层节理裂隙发育程度进行评价。
具体探测位置及范围见图一。 二、井田概况
1、井田位置、范围和交通条件
　　双柳井田位于河东煤田中段，离柳矿区三交三号井田勘探区南部，位于柳林县孟门镇孟门村至贾家垣乡西刘家山村一带，行政区划属柳林县管辖，矿井隶属汾西矿业集团公司。
井田西部基本以黄河为界，北部与邓家庄井田相邻，东部与大东庄煤矿及武家山煤矿相邻，南部基本以聚财塔北断层为界。井田呈长方形，东西长约6km，南北宽约5km，面积29.6066km2。
双柳煤矿工业广场位于柳林县吉家塔乡白家焉村东侧，距柳林县城及307国道17km，孝(义)—柳(林)铁路从井田南侧通过，终点站穆村车站距本矿工业广场21km，其间有柳(林)—孟(门)公路和307国道连通，柳—孟县级公路从矿井工业广场东侧通过，距工业广场400m。
2、地形地貌
　　本井田属吕梁山系，为典型的黄土高原地貌，地形形态主要为侵蚀形，表现为强烈的切割梁、峁状黄土丘陵，在孟门沟南、北两侧分布甚广，冲沟密集而狭窄，谷底基岩出露，区内植被稀少。水土流失严重。井田位于黄河以东，受其控制井田地势东高西低，较大沟谷呈东西向垂直于黄河分布，井田内最高点位于井田东部吉家塔三角高程点以北，标高+1030m，最低点位于井田西南部的黄河岸边，标高+644m，一般标高750—850m，最大高差386m。一般高差100—200m，为低山地形。
3、水文
　　井田属黄河水系，井田内无较大的河流，只有数条小河从东向西流入黄河，雨季水流增大，每年7—9月流水量占全年流水量的50—70%，枯水期流量很小，甚至干枯。黄河从井田西缘自北向南流过，流经距离10km，河床标高610—650m。黄河曾于1996年7月27日(农历七月初一)发生过一次大的洪水，从上午10时见洪峰，至下午4时明显退峰，持续时间约6小时，为百年一遇。
　4、气象
　　本井田为大陆性季风气候，属暖温带半干旱地区，年平均降水519.3mm，每年7、8、9月份降雨量最大，年蒸发量2141.9mm，年平均气温8.8℃，1月份气温最低，平均-7.6℃，极端最低气温-24.8℃，7月份气温最高，平均22.6℃，极端最高气温37℃，无霜期194d/a，结冰期为每年10月中旬至翌年4月中旬，最大冻土深度1.11m，风向多西北，风速年平均2.5m/s，最大月(3—5月)平均3.1m/s，最小月(8月)平均2.2m/s。
　三、现场施工布置
　　本次33408工作面综合物探技术应用探测测点主要布置在运输巷和材料巷切眼到切眼退后530米范围，整体的探测运输巷为A37点向切眼，材料巷为切眼向V21方向：
1、根据实际施工条件，瞬变电磁法按照间隔5米布置探测点，在所有探测点，都按照顺层方向进行探测。
2、矿井震波法现场探测步距为5米，偏移距为4米，道间距为4米，煤层顺层探测。
3、根据现场条件，无线电波坑透法现场布置为相邻接收点间距为10米，发射点间距为50米，每一个发射点，接收机可相应的接收11-15个点。
具体施工布置见图二工作面综合物探法现场探测平面示意图及图三工作面综合物探法现场探测方向断面示意图。 从图四可以看出，工作面内大面积富水的可能性较小，仅在节理裂隙发育的局部区域存在低阻异常区，推断低阻异常区存在顺层富水可能性。
　　2、矿井震波法探测成果图　 上图五为33408工作面局部震波探测波形解析结果图，煤层经验综合波速采用1600m/s，根据以上波形数据分析，区域内存在四个波形异常区，异常区域一推测为煤层裂隙发育或煤层变化带，区域二推断为裂隙及节理发育带，区域三和区域四为裂隙发育或煤层变化带，将在坑透工作结束后综合两种物探结果进行综合分析，以确保回采生产安全。
3、无线电波坑透探测成果图　　 四号异常区：运巷A35点北70米到A39点北50米范围和材巷V21点南25米到V23点范围内，出现了-5— -20db的信号衰减，通过井下实地观测，引起信号衰减的原因可能是煤层节理裂隙发育影响所致。
五号异常区：运巷A43点北10米到A51点范围和材巷A57点到A63点南30米范围内，出现了-5— -30db的信号衰减，通过井下实地观测，引起信号衰减的原因可能是煤层节理、裂隙发育或切割巷已安装好的支架干扰所致。
4、综合分析结论
　　本次物探采用矿井瞬变电磁法、矿井震波法、矿井无线电波透视法三种物探方法对33408工作面局部探测，综合以上三种方法探测结论，结合现场地质资料得出以下结论：
1、33408工作面切割巷至距离切割巷530米范围内局部地震物探异常和无线电波透视异常明显，推测在上述范围内煤层及顶底板节理裂隙极发育、顶底板破碎，需在回采过程中加强支护。
2、综合瞬变电磁法物探成果图、矿井震波法物探成果图及无线电波透视探测成果图，结合现场地质资料，推测在煤层富水性弱，但综合物探异常重合区域，有富水可能，在回采过程中应注意底板含水层通过节理裂隙发育带导入工作面，在回采过程中应加强底板水文监测工作。
五、回采验证情况　 图七为工作面回采具体验证情况：
1)四号异常区：A65点前141.5m到A65点前144.6m，离材料巷右帮105.5m-135m范围为异常区四，其为煤层变化带。
2)五号异常区：A51点前22.37到A51点前35.66m，离运输巷左帮0m-32.28m范围为异常区五，其为煤层变化带。
3)出水区：A45点前72.12m到A45点前141.84m范围出现底板出水的情况。
从上述验证情况可看处，3个煤层变化带和2个顶板冒落带基本都在无线电波透视探测和地震波探测异常区范围内，其他范围煤层正常。在地震波异常区二靠近运输巷一侧，在回采过程中，底板发生出水现象，水量小，出水大约在1-2m3/h。应为底板含水层局部含水。
　六、建议
　　通过本次在汾西矿业集团双柳煤矿33408工作面局部煤层变化范围，应用多种物探手段(无线电波坑透法、矿井震波法、瞬变电磁法)，对工作面内的构造、面内富水情况，进行综合探测、分析、总结，基本查明了工作面的构造发育情况，以及面内富水情况，为矿井地质及防治水提供了一定的技术支持，在安全生产中起到了较大的作用。肯定了综合物探技术(无线电波透视法、矿井震波法、瞬变电磁法)在双柳矿的可行性和实用性。为了在以后的生产中能够更好的为矿井生产服务，建议对井田内各个煤岩层的物性、电性等岩石特性进行综合总结和研究，以提高物探的准确性。
作者简介：
　　魏著霖，男，贵州工业大学资源与环境学院水文与水资源专业，福州华虹驻工程项目部主任工程师。