超前探測鉆探法

鉆探法屬于破壞性探測，是一種傳統(tǒng)方法，用鉆探設備向掘進面前方鉆探一定深度并取巖芯。通過觀察和分析巖芯的構造情況，對巷道掘進工作面前方的災害性含、導水體，陷落柱和斷層等進行準確定位。然而此方法的不足之處在于：

(1) 探水鉆機設備復雜，施工費用高、施工時間長；

(2) 探測速度慢，一次有效探測距離短，頻繁操作，費時費力；

(3) 遇到災害性水體或者瓦斯等災害地質(zhì)構造時甚至會直接誘發(fā)礦難事故，并且探測結果只是“一孔之見”，難以對整個空間的地質(zhì)情況進行判斷。

物探法是礦井地球物理勘探的簡稱，是在礦井地下開采空間中，通過觀測由地質(zhì)變化引起的各種物理場分布及其變化特性來判斷地質(zhì)結構的方法總稱。與鉆探法相比，礦井物探法具有經(jīng)濟、高效、無損、探測范圍大、運用靈活等優(yōu)點。但是由于煤巷特定的工作環(huán)境以及煤礦對觀測系統(tǒng)和儀器裝備的特殊要求，帶來了煤巷物理場觀測技術瓶頸大，干擾因素多，數(shù)據(jù)采集和資料解釋難度大等諸多超前探測難題。

超前探測地震類方法

地震類超前探測方法利用地震波在不均勻地質(zhì)體中傳播時產(chǎn)生的反射、繞射、散射等特性，來預報巷道掘進前方及周圍臨近區(qū)域的地質(zhì)狀況，主要有反射波法和瑞雷波法。

地震反射波法優(yōu)點為探測距離長，分辨率高，信息豐富，對地質(zhì)異常特別是斷層反映較靈敏、定位較準確；缺點為由于受掘進工作面狹小空間觀測條件的限制以及三維空間巖體內(nèi)不同方向反射波的影響，數(shù)據(jù)處理與解釋存在很大的困難，同時由于在煤巷超前探測中地震波具有導波的柱狀幾何傳播特征，且巷道軸向一般與地層平行，相對成熟的隧道超前探測系統(tǒng)在井巷超前探測中適用性較差。

瑞雷波法超前探測是利用瑞雷波的頻散特性進行超前探測的方法。在非均勻彈性介質(zhì)中，不同頻率的振動以不同的速度傳播，即瑞雷波的頻散特性，一定的頻率對應一定的波長，即對 應 一定的地層深度。瑞雷波超前探測優(yōu)點為輕便快捷，缺點為探測距離偏小，一般有效距離為30～50m。

超前探測直流電法

礦井掘進工作面超前探測直流電法主要有直流三極法、直流聚焦法和激電法，以直流三極法及其改進方法為主。直流三極法超前探測具有高效、方便、廉價的特點，部分觀點認為該方法探測距離可達100m，探測精度較高，但一些學者認為該方法超前探測距離被人為夸大。該方法缺點是受巷道后方及側幫影響較大，且直流點源場存在對掘進工作面前方異常體的弱敏感性。

超前探測瞬變電磁法

瞬變電磁法在地面和航空半空間的理論研究和應用技術已經(jīng)較為成熟。瞬變電磁法的優(yōu)點為：對低阻體反映敏感，在巖層富水性探測方面更具優(yōu)勢；超前探測距離較大，探測方向指向性好；施工方便快捷，勞動強度小等。缺點為：由于體積效應影響，分辨率低，難以準確分辨實際的電性界面，同時因關斷時間等影響，存在探測盲區(qū)；由于全空間效應影響，掘進工作面前后方異?；旌显谝黄痣y以分離。

超前探測其他方法

紅外測溫超前探測是應用紅外測溫儀對巷道壁進行測溫，根據(jù)測量輻射溫度的變化判斷巷道前方的地質(zhì)情況，主要應用于巷道前方近距離小范圍含水性探測。紅外測溫超前探測優(yōu)點為快速、輕便、廉價。缺點為不能準確超前預報構造具體位置，易受施工涌水和礦井通風影響，探測距離和探測精度有限，主要作為超前探測的輔助方法。

探地雷達法利用發(fā)射天線將高頻電磁波以脈沖形式由掘進工作面發(fā)射至地層中，經(jīng)地層界面反射返回掘進工作面，由另一天線接收回波信號，進而通過對接收的回波信號進行處理、分析解釋，達到對短距離進行超前預報的目的。探地雷達超前探測方法優(yōu)點為輕便快捷、對構造探測分辨率高；缺點為探測距離有限。 2100433B

以上較為詳細的介紹了當前我國隧洞施工超前預報的現(xiàn)狀及其探測技術。筆者認為：實施超前預報應首先收集和熟悉已有資料，提出預報探測的計劃和重點；然后配合施工進程，開展地表補充調(diào)查和洞內(nèi)地質(zhì)素描，以施工地質(zhì)調(diào)查資料為依據(jù)，演繹隧洞內(nèi)需要超前探測段的地質(zhì)理想模型；接著選擇一種以上對施工干擾少、探測時間短的有望達到預報目標的物探技術，開展室內(nèi)和現(xiàn)場實測；最后組成地質(zhì)、物探及相關工程專業(yè)人員的分析組，對地質(zhì)和物探資料進行系統(tǒng)處理和綜合分析，提出預報意見。

為提高超前預報精度，有必要對現(xiàn)有技術方法進行改進，尤其是觀測方法應全方位進行，以獲得三維空間圍巖性態(tài)，提高定位精度。資料處理應建立不同地質(zhì)界面的特征識別模式，提高判別準確性。

目前國內(nèi)正在進行大規(guī)模的水利水電、鐵路和公路工程建設，需要修建大量的隧洞和洞室，而投入合理的超前預報技術將在減少和消除地下工程的災害發(fā)揮巨大作用。

由于隧洞工程超前預報工作目前尚有許多不成熟之處，因此需在實踐過程中不斷總結和提高。2100433B