超前探水钻孔的布置，如探水起点、探水深度、允许掘进距离、探水超前距离以及探水钻孔数目等，应根据矿区水文地质条件和积水区域的水头压力、积水数量以及围岩性质等因素来确定。

(1)探水起点 因积水范围不可能掌握十分准确，在通常情况下，探水起点至可疑水源应有足够的距离，一般以75～150m为宜。

(2)超前距离 从探水起点向探水方向打钻，一次打透积水的情况是比较少的。因此，在超前探水的过程中，常常是探水—掘进—探水循环地进行。探水钻孔的最终位置，始终应保持超前掘进工作面一段距离。超前距离的长度取决于矿体厚度，一般情况下，厚矿体为20m，薄矿体不小于5m。

(3)探水深度 等于允许掘进距离和超前距离的和。通过超前探水无水害威胁的掘进距离，称为允许掘进距离。

(4)钻孔的要求 探水钻孔的直径视钻机规格而定，钻孔数目通常不少于三个，钻孔呈扇形布置，探水钻孔至少有一个中心孔，两个与中心孔成一定角度的帮孔，但要求都能起到探水的作用。

由于地质分析法本身的不足，亟待完善，我国于上世纪中叶，首先提出将物探方法使用于井下工程的超前预报中。常用的方法包括到密度电法、瑞利波法、地质雷达法、瞬变电磁法等。

超前探水地质雷达法

地质雷达法（Ground penetrating Radar），是通过发射器发射数十兆赫兹甚至数百兆赫兹的超宽带电磁波或者无载波脉冲，作用在地下不均匀介质上形成反射波，传回接收器并对其解译的一种物探方法。其原理为，脉冲信号经过存在电磁差异的两个地层系统的结构层界面时，脉冲信号会发生透射和反射情况。对着介电层面和距离的变化，反射次数和信号衰减也会做出相应变化。通过传回接收器信号的波形、振幅特征、双程走时等参数分析和处理，来推断结构体的空间方位、结构特征、电性特征及几何形态，从而达到对隐蔽目标物的预测预报。

地质雷达对于预报岩溶、采空区、暗河等异常体时效果明显，且其效率、分辨率及适应性很高，同时便于携带等优点，但是 30m 以内的预报距离是地质雷达法的短板，以及难以消除受制于巷道内的施工机械及金属物品的干扰，容易造成误判。瞬变电磁法（Time domain electromagnetic method，简称 TEM）是一种利用发射线圈发射一次脉冲的电磁波，由接受线圈接收地下构造体在一次场激励下产生二次感应场的时间域物探方法，根据二次感应场随时间衰减的特性，分析地下非均匀地质体的导电性和方位。

超前探水地震反射法

地震反射法（TSP/MSP）：由我国自主开发研制，其原理是利用不同介质之间的弹性差异来预测预报的一种地球物理勘探手段。在巷道掘进面前方存在非均匀体，如断层，空洞，裂隙等时，密度等弹性差异在岩石中又是客观存在的，那么在地震波传播的过程中，就为受到非均匀体影响形成的反射波奠定了波长基础和传播的物理条件基础。用炸药或者敲击等人工办法产生震动波源，沿测线不同位置用测振仪加以收集，然后处理加工这种携带了大量地层信息的震动信号并作出解译，从而预测出处地质结构特征、地层岩性分布、节理构造发育规律等，从而达到预报预测。地震波法的工作原理在一个侧壁沿线布置许多爆破点进行激震，然后收集非均匀体界面的反射波信号，通过分析和计算得出异常体形成的反射界面位置、与巷道中轴夹角、以及距离巷道掘进面的长度。 2100433B

超前探水指在某些地区，不能确保设有水害威胁时，在采掘工作之前必须进行探水，进一步探明水文情况，确切掌握水源的位置和距离。这是预防突然涌水的重要措施。所以，《煤矿安全规程》规定，每一矿井必须作好水害分析预报，坚持有疑必探、先探后掘的探放水原则。

采掘工作面遇到下列情况之一时，必须确定探水线，进行探水，确认无透水危险后，方可前进。

（1）接近水淹或可能积水的井巷、老空或小煤矿时；

（2）接近水文地质复杂的区域，并有出水征兆时；

（3）接近含水层、导水断层、溶洞和陷落区时；

（4）打开隔离煤柱放水时；

（5）接近可能同河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时；

（6）接近有出水可能的钻孔时；

（7）接近有水或稀泥的灌浆区时；

（8）底板原始导水裂隙有透水危险时；

（9）接近其它可能出水地区时。

超前探水超前导坑（洞）法

超前导坑（洞）法：通过超前导坑中有过的断层或突水等相关地质信息分析整理，以绘制地质素描图为手段对前方待测位置予以地质构造描绘。主要表现为：（一）在掌子面掘出一个与待测正洞平行的导洞，称为平行导洞法。该方法可以较直观的反映地质情况，适用面广，有较高预报准确率。在施工中，导坑具有减压排水、改善通风的作用，但是其成本过高，在地质条件多样复杂地区应用效果较差。由于局限性较大，仅有我国秦岭隧道和日本青函海底隧道等少数应用实例。（二）先查明与正洞同一轴线的小导洞前方的地质情况，随后挖掘整条随道的方法称为正洞导洞法。此法在我国应用很少北京八达岭高速公路部分隧道釆用了正洞导坑法，而德国为了掌握膨胀土的分布，在欧伦堡隧道基本全部都挖通了超前导坑。

超前探水工程地质调查法

工程地质调查法：是在隧道已有地质资料基础上，对地表和隧道内的地质构造条件加以分析，其中包括，地层走向、围岩特性、节理构造的发育规律以及地下水和岩溶的状态，从而给出前方地质情况的推断，是一种宏观的预报方法，在矿井巷道预报中最早使用。此方法的优点在于对埋深浅和地质结构简单的隧道预报效果较好，而对于大埋深和复杂地质构造条件的巷道预测的准确性较低，且工程量较大。它可以对工作面前方的地层岩性参数、岩体完整系数、地下水发育系数、岩溶洞穴充填物等资料给予直观显现，能客观的反映前方的地质情况，但是其成本高、速度慢、仅对超前钻孔周围的情况给出简单预报、占用巷道施工时间长。此方法在国外早起应用较多，在英国、日本等海底随道中有大量应用实例。

超前探水直接钻探法

直接钻探法，是利用钻机直接在巷道掘进面进行打孔，从而获得前方地质信息的一种地质超前预报手段，是最直接的一种方法，也是现在井下施工中必须实施的重要工序，更是一种对于其他探测手段验证和补充成果的关键技术。一般情况下超前钻孔深一般为几米到几十米，通过钻头推进速度、岩屑成分来获取巷道掘进面前方岩体完整程度、围岩物理特性、地下水和岩溶状况以及可钻性等多方面的地质资料，透过资料的分析，可以直接准确地展现掌子面前方的水文地质情况。超前钻孔对于进一步探明巷道周围的地质状况，特别是探测含水构造体或地质异常体，预防巷道突水、涌水等，对巷道掘进及后期维护都是非常重要的。

直接钻探法可相对于物探方法可以更加直观地揭示钻孔所经过部位的地层岩性、岩体完整程度、裂隙度、溶洞大小、有没有水以及可测水压高低等，更加的客观，唯一解，准确率高。缺点是单一钻孔受空间局限性，不能作出地层构造带大范围的分布信息，而多孔钻探又在经济和效率上难以保障，更关键的是，在高压含水层或者高含量瓦斯存在时，系统钻探容易引起事故。

在接近可能与河流、湖泊、蓄水池等相通的断层、裂隙发育的破碎岩层；

钻探法属于破坏性探测，是一种传统方法，用钻探设备向掘进面前方钻探一定深度并取岩芯。通过观察和分析岩芯的构造情况，对巷道掘进工作面前方的灾害性含、导水体，陷落柱和断层等进行准确定位。然而此方法的不足之处在于：

(1) 探水钻机设备复杂，施工费用高、施工时间长；

(2) 探测速度慢，一次有效探测距离短，频繁操作，费时费力；

(3) 遇到灾害性水体或者瓦斯等灾害地质构造时甚至会直接诱发矿难事故，并且探测结果只是“一孔之见”，难以对整个空间的地质情况进行判断。

在接近溶洞、含水断层或地下水丰富的流沙层、冲积层、破碎岩层等含水层；岩层变黏或粘土量增加、有水声等情况时。2100433B