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煤炭在相当长的时间内仍将是我国的主要能源，但是多年开采活动使得煤炭开采的条件越来越困难，已逐步发展为向深度更深，地质条件更复杂的区域进行开采的趋势。据统计，煤炭开采过程中，煤体与瓦斯突出发生在巷道掘进阶段的占80%，突水淹井事故发生在巷道掘进阶段的占65%，而由于地质构造引起的矿井掘进巷道改道或废弃所带来的经济损失更是不计其数。上述地质问题必须依靠掘进过程中的超前预报来加以解决。通过超前预测预报，能够及时、全面的了解掘进巷道前方工程地质和水文地质情况，进而合理的安排掘进计划、修正施工方案，采取相应预防措施，有效控制矿井地质灾害的发生，提高掘进效率，降低成本。
1 掘进工作面构造超前探测方法简介
地震波法在解决巷道前方不良地质构造方面是应用最多、效果最为显著的一类物探方法。
常规的地震类井下超前探主要包含4大类：地震波单点发射法、反射共偏移法、瑞利波探测法、矿井巷道超前探测法(MSP)。
地震波单点反射法：单点反射探测技术是源于反射地震波勘探中的单点自激自收技术(陆地声纳法)，即偏移距为零的垂直反射形式。它是通过人工在掌子面或巷道顶底板、侧帮激发地震波并使其在介质传播，并在同一位置或附近位置接收岩、煤层界面的地震波垂直反射信号，一般当地震波传播过程中遇到波阻抗差异界面时，反射地震波振幅(或能量)、频率(或周期)等特征会发生变化，且异常位置对应的时间t与煤岩介质速度V为已知量，根据时距曲线公式进而来解析计算目的层距离或厚度的，从而解决井下构造、揭煤找煤等地质问题。
反射共偏移法：工程勘探中又称为地震影像法。当偏移距近似为零时即为单点自激自收方法。它是依据反射波勘探原理，在单边排列分析基础上选定最佳偏移距，采用多次覆盖观测系统进行数据采集。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，保持激发点和接收点距离不变，同步移动震源和接收传感器。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。它可实现单点反射探测各项功能，同时可实现对地质体连续追踪与调查中。
瑞雷波勘探法：根据不同振动频率的瑞雷波沿深度方向衰减的差异，通过测量不同频率成分(反映不同深度)瑞雷波的传播速度来探测不同深度煤、岩层及其中的断层、空洞、老窑、岩溶等地质异常体。
矿井巷道超前探测法：矿井巷道震波超前探测技术(Mine Seismic Prediction)基于反射地震勘探原理，采用巷道多次覆盖观测系统采集地震数据，根据负视速度的特征来提取巷道前方的反射波进行偏移成像。为了从地震记录中获得巷道前方反射波信息，在数据处理过程中的上下行波分离并保留下行波(负视速度)处理本质上就是压制来自测线垂向上的信息而保留来自水平方向上的反射信息，根据反射时距曲线的负视速度特征采用了F-K域和T-P域滤波相结合方式来提取巷道前方反射波组。
2 KZD1114-8C30矿井地质探测仪应用案例
KDZ1114-8C30矿井地质探测仪是福州华虹智能科技股份有限公司自主研发生产的一款针对解决煤矿井下地质构造引起的各类地质问题的一款本质安全型仪器，可以通过不同的配置组合，集成实现常规反射探测(单点反射、反射共偏移)、矿井面波(瑞利波)探测、MSP巷道长距离反射超前探测，基本涵盖了井下地震类探测的全部内容，功能强大，实用性强，效果良好。
案例一：石门揭煤探测应用
概况：某矿某水平北一皮带前石门大巷施工至某点前34m时，根据地质资料显示，巷道前方预计揭露17#层煤，预计揭煤位置在此点前134m，根据地质资料及推断预计揭煤厚度10.27～13.75m，为确保做好巷道的施工设计与防突等工作，通过地震波单点反射技术对迎头前方预计揭露的17#层煤的准确位置及厚度进行探测。
图1 石门揭煤成果图
案例二：工作面内走向断层追踪探测
概况：山西霍州矿业集团某矿联巷不同位置巷道分别揭露落差为6-9m大断层，为判定其未揭露区前方延伸状况，设计采用单道最佳偏移距法，偏移距选定为20m，移动步距为2.0m，共进行了130m段帮内数据采集。
图2 工作面内走向断层追踪探测成果图
案例三：巷道长距离超前探测及验证
概况：某矿掘进巷道前方预计进入断层带多发段，需对迎头前方地质构造发育位置进行准确定位，设计采用MSP观测系统对迎头前方进行长距离超前探测。
图3 巷道长距离超前探成果及验证图
3 经验总结
KZD1114-8C30矿井地质探测仪是一款功能强大，实用性强，专门解决煤矿井下掘进工作面巷道前方地质问题。如地质构造、揭煤位置及距离等等，为解决因地质构造引起的各类地质问题的本质安全型仪器。其适用范围广，组合方式灵活多样，通过合理的布置观测系统，专业的处理软件分析处理，能够为煤矿安全生产中遇到地质构造类问题的解决提供了有力的技术武器，是井下掘进工作面地震超前探测最佳选择。
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