1、井田地质概况
　　紫金煤矿三采区在地面的位置为槐树庄西100m、安姓庄南偏东75度400m，沟东梁西100m。3207工作面在井下的位置为三采区北翼第四个工作面的材料巷，东邻未回采的3205回采面，南为三采区三条下山之西翼回风下山，西为尚未开采的3207回采面内部，北为井田边界，井田边界外无煤矿。3207材料巷为3207回采面上顺槽，掘进方向由北向南。3207回采面所在区域总体呈单斜构造，东南高西北低。回采面近似沿煤层走向长布置，走向长1140m，倾向长165m。东邻未回采的3205工作面，南为三采区回风巷，西为尚未开采的3209工作面，北为井田边界。3207回采面掘进煤层为二叠系下统山西组2#煤层，煤层结构稳定。煤层以半亮煤为主，暗煤次之，中强度硬度，断口不平整，性脆，条痕黑色。
　　2、探测任务
　　3207工作面为二叠系下统山西组2#煤层开采，煤层平均厚度为1.9m，平均倾角7°，直接顶为泥岩，直接底为砂质泥岩，为保证3207材料巷安全有效掘进，针对本次的探测任务，使用矿井地质探测仪KDZ1114-6A30调查3207工作面迎头(C2点前12米)前方100m范围内地质构造情况。
　　3、地震波超前探测技术的基本原理
　　地震波超前探测技术是基于反射共偏移法地震勘探原理，即利用人工激发的地震波在地层中传播时的反射波特征来分辨掘进空间前方断层、软弱夹层等不良地质体(图1)。煤系地层的层状分布尤其当地层中存在不良地质体时，介质间的弹性差异是固有的，这为反射波的产生和传播提供了良好的物理前提。　　

图1 观测系统波路图

　　现场探测时是在最佳窗口内选择一个公共偏移距，采用单道小步长，保持锤(炮)击点和接收点距离不变，同步移动振源和接收传感器(图2)。每激发一次接收一道波形，最后得到一张多道记录，各道具有相同的偏移距。　　

图2 共偏移距记录巷道迎头施工示意图

　　4、 现场施工方案设计
　　通过现场勘测及分析紫金煤矿提供给我们的地质资料，了解到矿方想对3207工作面材料巷(C2点前12m)迎头前方100米范围内的构造发育情况进行评价，决定采用地震波单点和反射共偏移技术进行探测。
　　地质波反射技术现场探测步距为0.2米，偏移距为0.4米，道间距为0.2米，煤层顺层探测。在3207中顺槽迎头位置，单点探测采集20组数据，再进行反射共偏移法探测采集30组数据，现场具体施工布置见图3。　　

图3 3207材料巷迎头探测示意图　　

    5 、3207材料巷迎头探测成果

　　对KDZ1114-6A30矿井地质探测仪现场采集的数据进行过软件处理和分析后，得到单点探测成果图(如图4所示)及共偏移探测结果图(如图5所示)，并且综合地质资料转换成AutoCAD版平面图，填绘在采掘工程平面图上(如图6所示)，指导煤矿生产。　　

图4 3207材料巷反射共偏移法单点地震探测结果图　　

图5 3207材料巷反射共偏移法地震探测结果图

　　综合地质资料及探测结果显示，迎头存在两个明显异常界面，异常界面一距离迎头(C2点前12m)前方12.5m，推测为构造或裂隙发育;异常界面二距离迎头(C2点前12m)前方24m，推测为断层或裂隙发育；异常界面三距离迎头(C2点前12m)前方34m位置附近，推断为构造或裂隙发育;异常界面四距离迎头(C2点前12m)前方49m位置附近，推断为断层或裂隙发育。　　
    6、探测结果验证
　　在进行物探后，矿方根据物探结果进行钻探验证及巷道揭露验证，巷道坡面图验证结果如下所示(图6)； 　　

图6 巷道坡面验证结果

　　1)异常界面一：迎头前方11m(C2点前23m)处出现煤岩界面:　　2)异常界面二：迎头前方25m(C2点前37m)处出现岩层坡度变化，由原来的+2°变为-5°，并且伴随裂隙发育;
　　3)异常界面三：迎头前方35m(C2点前47m)处出现岩性变化，由原来的泥岩变为砂岩;
　　4)异常界面四：迎头前方51m(C2点前63m)处遇到断层，断层倾向350°、倾角为40°，落差为13m的正断层。
　　从上述验证情况可看到，1个岩层坡度变化带、2个岩性变化带和1个落差13m断层基本都在地震波探测异常区范围内，其他范围煤层正常。
　　7、结论
　　“预测预报、有疑必探、先探后掘、先治后采”是煤矿防治水工作的原则，紫金煤矿在需要进行3207材料巷掘进的时候，提前使用地震波超前探测技术对迎头前方的地质构造进行预测预报，基本查明3207材料巷迎头前方的地质构造情况，为煤矿下一步的巷道设计提供建议，避免煤矿巷道掘进过程中的经济损失，在安全生产中起到了较大的作用。因此，地震波超前探测技术是一种可以应用在矿井地质构造探测便捷有效的物探方法，但是，地震波超前探测技术在进行应用中依然存在一些问题，比如现场人为振动的干扰，地震波波速的确定等。为了在以后的生产中能够更好的为矿井生产服务，建议对矿井的各个煤岩层的岩石特性进行综合总结和研究，以及综合其他物探手段，以提高地震波超前探测技术的应用价值
　　作者简介
　　李大志，男，宿州学院地质工程专业，福州华虹驻晋中办事处物探技术员。