1.井田地质概况
    红柳煤矿为神华宁夏煤业集团新建的大型矿井，矿井设计资源/储量为1797.64Mt，设计可采储量为1266.41Mt，批复的矿区总体规划中红柳矿井生产能力为8.00Mt/a。
    红柳井田位于宁夏回族自治区中东部地区，行政区划隶属灵武市宁东镇和马家滩镇管辖，井田呈北西～南东条带状展布，北以新碱沟北正断层和杨家窑正断层为界，南至第32勘探线;西以李新庄西侧断层和长梁山～冯记沟向斜轴为界，东至马柳断层。井田南北走向长约15km，东西倾向宽约5.5km，面积约85km2。红柳井田位于毛乌素沙漠西缘，呈西北高东南低的低缓丘陵地貌，最高高程点位于H1407孔西边的山丘上，海拔高度为+1490.00m，最低高程点位于 H3005孔附近，海拔高度为+1360.00m，井田内最大相对高差130m，一般标高在+1400m左右。
    红柳井田地处华北地台鄂尔多斯盆地西缘褶皱冲断带的南北向逆冲构造带，是烟墩山逆冲席的前缘带，井田内构造线总体为NNW向，断裂、褶曲构造非常发育，规模较大。受燕山运动的影响，中生界产生了大量的褶曲和断裂构造，根据地震解释成果和钻孔揭露显示，区内煤层的赋存形态以马家滩背斜和长梁山向斜为主体构造的背向斜相间的构造形态，并在背向斜的两翼发育有次一级的褶曲。煤层倾角一般在10°～25°之间变化，在断层带附近煤层露头处局部倾角较大。
    本次探测的1020204工作面开采2号煤层，2号煤层可采厚度0.85～10.71m平均5.06m，含夹矸0～2层，厚度为0.09～0.40m。夹矸岩性以泥岩、炭质泥岩和粉砂岩为主，多位于煤层的中下部，层位较为稳定，结构简单，煤类为不粘煤。
　  2.探测任务及探测位置
    为了探测验证神华宁煤集团红柳煤矿1020204工作面切眼断层DF6-1的位置及其延展方向，确定该断层是否导水，本次探测工作使用矿井瞬变电磁法和矿井地震波法在红柳煤矿1020204工作面切眼外侧进行。为了叙述方便，以下简称“1020204工作面切眼”，如图2-1所示。 据矿方掌握资料，在1020204工作面相邻的工作面1020203已揭露DF一翼，倾角约77°。断层较连续，落差为12-35m，且过断层的阶段出现涌水现象，用水量为75m³/s，。煤层顶底板均为粗砂岩，2煤顶板20m左右位置有局部砂岩含水层。

图2-1 1020204工作面示意图

　  3.地震单点技术和瞬变电磁仪的基本原理
    3.1地震单点技术的基本原理
    单点探测技术是源于反射地震波勘探中的自激自收方式(图3-1)，即反射波中偏移距为零的垂直反射形式。它是通过接收岩、煤层界面的地震波垂直反射信号，来解析计算目的层距离或厚度的。由反射波时距曲线方程：4h2+x2=v2t2，令x=0，则h=vt/2。式中时间t可由波形记录上判读，波速 须是一已知数，其取值准确与否，直接影响到目的层距离或厚度探测的精度。一般来说，在一定的探测区域内，岩、煤层的垂向波速都较稳定，探测时可作波速调查，弄清各层波速分布状况，为探测解析提供依据。

图3-1 单道观测系统波路图

　  3.2瞬变电磁仪的基本原理
    瞬变电磁法(Transient Electromagnetic Methods)，又称时间域电磁法(Time Domain Electromagnetic Methods)，简称TEM或TDEM，它是利用不接地回线或接地线源(电极)向地下发送一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场的间歇期间，利用线圈或接地线源(电极)观测二次涡流场的方法。

图3-2 良导体瞬变电磁感应原理图

　　4.施工方案及设计
    由于巷帮破碎以及长时间的压力变形，导致震波探测环境比较苛刻，在结合现场的实验对比了反射共偏采集的数据后，经过慎重的考虑决定采用了巷帮的单点技术。为了得到较好的数据质量，我们避开不利于数据采集的巷帮地段，地震单点在切眼从距离运输航10米的位置以10m的步距进行探测，覆盖断层约70m 的长度，能够很好的结合数据推测出断层的实际走向，根据断层一翼的实际揭露情况，推测断层导水应为2煤顶板的砂岩含水层的水，所以瞬变电磁仪采用了顺层和顶板两个探测方向，这样有利于节省工作量和提高工作效率，提高瞬变电磁仪的针对性，在距离运输巷40m位置有防爆开关，在距运输巷10m位置有些许铁器杂物。该切眼为锚杆锚网支护，有液压支柱。施工如图4-1和4-2。

图4-1 地震单点施工

图4-2 瞬变电磁仪施工

　　5.数据处理及解析
    5.1 1020204工作面切眼地震波数据解析
    图5-1为1020204工作面切眼地震波探测结果，结合现场情况和以往的探测经验，将地震波在该层位中传播的速度定为2.15m/ms, 根据震波信号变化选择异常界面，并算出其距当日探测点的距离，具体如图5-1到图5-7所示。

图5-1 单点一异常界面 　　

图5-2 单点二异常界面 　　

图5-3 单点三异常界面 　　

图5-4 单点四异常界面
　　
图5-5 单点五异常界面 　　

图5-6 单点六异常界面 　　

图5-7 单点七异常界面

    通过地震波探测结果分析，在1020204切眼左帮存在较为明显的反射界面，本次探测设定波速为2.15m/ms，此次单点探测的点位离断层距离依次为：37.7m、40.8m、47.3m、50.7m、52.6m、52.1m、54.8m。
　  5.2 1020204工作面切眼瞬变电磁数据解析
图5-8为1020204工作面切眼瞬变电磁探测顶板斜上45°和顺层0°结果图，顶板和顺层方向，在距离探测点40m左右位置岩层电性变化明显，在50m后的范围内有明显的低阻反应，结合现场的地质情况分析为受断层影响，推测富水性较强。(注：探测结果图由蓝色递变到红色代表从低阻到高阻的递变过程)

图5-8瞬变电磁仪探测结果图

    6.结论
    综合地震波单点法的探测结果推断，在物探布置测线范围内断层在切眼左侧连续且位置向切眼外方向偏移，结果如图6-2为地震单点结果得出的断层的延展走向。
通过瞬变电磁法探测结果分析，在1020204左帮向西约40-50m左右位置，电阻率明显将低，结合该处地层分析，推断可能是2煤顶板砂岩含水层断层导水影响，推测该异常区富水可能性较强。

图6-1 瞬变电磁仪探测结果示意 　　

图6-2 地震单点探测结果示意

　  7.建议与归纳总结
    7.1建议
    1、针对21051工作面所推测富水异常区，在以后的生产过程中，应加强监控监测，并对异常区域进行钻孔验证，确保生产安全。
    2、工作面回采过程中，发现水文异常或构造异常，应及时通知相关技术人员，确保生产安全。
    3、建议矿方针对本次探测提出的低阻异常区域布置合理钻孔钻探验证。
    4、物探结果不能作为矿方安全生产依据，仅为水文、地质等工作的辅助手段，必须与其他(如钻探、巷探等)探测手段综合应用。
    7.2归纳总结
    1、本次探测的1020204工作面切眼开拓时间较久，巷帮变形破碎较严重，采集的反射共偏仪数据质量较差，于是采用了地震单点的方式采集了数据，具有较好的可靠性，在受现场条件的制约下，灵活的采用不同的数据采集方式能够提高物探的效果。
    2、切眼内有液压支柱支护，局部地段有大型的铁器，在本次探测中我们尽量避开了大型铁器的干扰，在一致的背景场的前提下得到了较为理想的探测结果。
    3、在巷帮破碎的情况下不能盲目的使用震波耦合器，在经过对比后本次探测没有采用震波耦合器。
    4、在先前矿方提供的资料里推测断层导水有可能来自顶板，于是调整了施工方案，这说明在合理的利用地质资料的情况下，可以大大提高物探的工作效率和探测的针对性。
后经矿方打钻验证，此次的探测效果较为理想，在距离运输巷25m和40m位置打钻后钻孔均出水，层位置推测较为准确，与矿方提供的资料较为吻合，断层位置与矿方揭露一致，说明此次探测数据较为可靠，探测结果也得到了矿方的肯定。