煤层在开采过程中遇到古河流冲刷带，传统探测方法很难控制冲刷带的范围。利用矿用瞬变电磁法、矿用并行直流电法、矿井地震波法探测河流冲刷带的边界，在勘探有效范围内确定河流冲刷带的大致范围，给巷道布置提供更加科学合理的建议，为煤矿生产节约大量成本。
　　2 矿井地质概况
　　2012年8月14日，4-1煤边界泄水巷掘进至678.8m处时，在煤层中发现有疑似河流冲刷带发育，岩层倾向为203°，倾角为68°，岩性为中粒砂岩。继续掘进至9月2日，发现该异常体发育形态呈增大趋势。图一为不同时间段的掘进迎头断面素描图。　　 　　巷道沿煤层顶板掘进，煤层顶板完好，未受构造影响，掘进迎头煤层沿巷道方向的视倾角是13°，左帮夹矸比较稳定。
　　图二为掘进至9月2日时的泄水巷左、右帮素描图。本次探测主要用综合物探的方法探明该河流冲刷带的大致范围。　　 　　3 施工方案设计
　　通过现场踏勘并对矿方提供的地质资料进行分析，根据地质异常体的物理特征条件，决定采用矿井瞬变电磁法、矿井并行直流电法和地震波反射技术法进行综合探测。
　　3.1 矿井瞬变电磁法
　　瞬变电磁法主要对4-1煤边界泄水巷掘进迎头进行探测，选用重叠回线装置，线框大小为2m×2m,发射线圈9匝，接收线圈18匝。迎头按半圆型布设了3个半圆测线，分别为顶板45°、顺层、底板45°。每条测线为13个测点，分别从左帮开始沿0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°、105°、120°、135°、150°、165°、180°方向测量。(如图三) 　　 　　3.2 矿井并行直流电法
　　矿井并行直流电法主要是对掘进迎头前方进行探测，测量布设选择电极间距4m,一次布设16个电极，电极布设在巷道底板位置。由于现场条件所限，第一个发射电极距迎头位置距离为1m。如图四，矿井并行直流电法在井下的工程布置示意图。　　 　　3.3 地震波反射技术法
　　用地震波反射技术法对掘进迎头及巷道右帮做探测。
　　1、迎头单点探测
　　在迎头位置进行单点探测，共采集30个点，增益分别为24DB、36DB、48DB，如图五所示。　　 　　2、右帮反射共偏移探测
　　紧贴迎头在右帮进行反射共偏移探测，偏移距4m，步距2m，道间距2m，共34个测点，如图六所示。　　 　　4 探测结果分析与解释
　　4.1 矿井瞬变电磁法
　　经过数据处理，获得11采区边界泄水巷机道迎头瞬变电磁剖面结果图，图七为11采区边界泄水巷迎头顶板45°视电阻率剖面图，横坐标为迎头两帮，正向为右帮，负向为左帮;纵坐标为探测深度，其图中不同的色调表示不同的视电阻率值，并且遵循冷色调到暖色调视电阻率值依次升高的规律，深绿色区域为视电阻率值为6Ω•m的边界线,根据以往在其他区域的经验及相关地质资料，可以判断探测方向上70m范围的电性变化情况。从整体上看，整个区域的视电阻率值较小，而且视电阻率值相差亦较小，说明其富水性强。在迎头视电阻率值在6Ω•m以下的区域富水性强，在6Ω•m～12Ω•m的区域富水性较强，在12Ω•m～30Ω•m的区域富水性较弱，30Ω•m以上区域富水性很弱。　　 　　图八为11采区边界泄水巷迎头顺层视电阻率剖面图，可以判断探测方向上70m范围的电性变化情况。从整体上看，整个区域顶板45°视电阻率值较大。　　 　　图九为11采区边界泄水巷迎头底板45°视电阻率剖面图，可以判断探测方向上70m范围的电性变化情况。从整体上看，整个区域的高阻区域相对顺层和顶板45°大，左右两帮的低阻区域面积很小。　　
　　结合三条测线上的视电阻率剖面图，得出结论，迎头顶板视电阻率值最高，底板次之，顺层最低;说明其富水性顶板最弱、底板次之、顺层最强;但从以往的探测经验看，整个区域的视电阻率值大多在15Ω•m以下，具有一定的富水性。
　　综合顶板45°、顺层、底板45°视电阻率剖面图，结合迎头断面素描图和左右帮素描图，左帮几乎都为煤层，河流冲刷带是从巷道右帮向左帮推进，范围逐渐扩大。推测左帮高阻区域是由于煤层引起，由于瞬变电磁法扩散角度对探测方向有一定的影响，在扩散角度内的介质对探测阻值有很大影响，所以高阻煤层对顶板45°视电阻率值影响最大，其次是顺层、再次为底板45°，右帮低阻区域是由于河流冲刷带引起，其纵向范围由于探测距离不够未能控制。
　　4.2 矿井并行直流电法
　　如图十所示，是探测边界泄水巷迎头前方70m范围内视电阻率的拟断面图，揭示了70m范围内迎头前方电性的大致变化情况。图中不同的视电阻率由不同的颜色标注(色标)，不同的颜色代表不同的视电阻率，且色标从冷色调到暖色调代表阻值不断升高的规律。一般情况下，在同一条件下相同岩石的电阻率不会发生变化。但如果岩石出现裂隙或者充水那么岩石的电阻率就会发生大的变化。我们根据电阻率变化来判断物性的变化。数据处理以探测起点为标志点，以巷道迎头为零点，正方向为迎头正前方向。根据前后视电阻率相关系数变化较为明显，进而推测异常区域是由富水区引起的异常，推断该异常区域为煤岩界面，约为迎头前方48m左右处。 　　4.3 地震波反射技术法
　　(1)迎头单点探测结果
　　图十一为迎头前方探测波形结果图，采用单点的探测方法，增益锁定，增益为48dB，采集波形如下图所示，纵坐标为探测距离，右边曲线为频谱曲线。根据频谱分析，采用地震波传播综合波速为3000m/s，即3.0m/ms。从探测波形结果图来看，在24m和44m处存在异常界面(图中粗线位置)。根据地质资料分析，44m处异常界面为煤岩界面。　　
　　(2)右帮反射共偏移探测结果
　　图十二为右帮探测波形结果图，增益锁定，增益为36dB，采集波形，纵坐标为探测距离。根据频谱分析，采用地震波传播综合波速为3000m/s，即3.0m/ms。从解析波形综合来看，图中黑线大致为煤岩分界线，在靠近迎头的11m范围内由于探测距离有限，不能探测到煤岩界面，说明煤岩界面有向深部延伸的趋势，并且斜率很大。　　 　　5 结论
　　由于左帮硐室比较多，地震波探测干扰非常明显，所以未能采用左帮数据，故左帮异常界面即煤岩界面未能控制，
　　1、左帮异常界面解释：左帮异常界面是根据地质资料和钻探资料的解释;右帮结合地震波反射共偏移法和瞬变电磁法探测结果，如图十三红色虚线所示;
　　2、右帮异常界面解释：在探测范围内右帮距离迎头11m处，深度80m范围内全部为岩石，具体煤岩界面由于超出探测范围未能控制，如图十三红色虚线所示;迎头退后11m至40m可以相对准确的探测到煤岩界面，如图十三中红线实线所示所示;
　　3、迎头前方异常界面解释。结合地震波单点探测法、瞬变电磁法、矿用并行直流电法，得出在迎头前方44m处异常界面为煤岩界面。
　　结合以上结果分析，综合圈定了该疑似河流冲刷带的平面分布范围，见图十三。本次探测成果基本与钻探资料相吻合，说明地震波探测法、瞬变电磁法、矿用并行直流电法探测河流冲刷带的可行性，但是由于波速的控制为地震波法的难点，而这次地震波探测所用波速均为经验波速，主要由频谱分析、煤层硬度、煤层密度、岩层硬度、岩层密度等物理参数确定，所以有一定误差。因此在探测距离上亦有一定误差。　　 　　作者简介：
        辛磊，男，云南大学资源环境与地球科学学院地球物理专业，福州华虹驻西北办事处主任工程师。