【正文】 方法名稱裝置圖示及K值計算公式電極距選擇說明聯(lián)合剖面法H為浮土厚度；C極置于無窮遠；MN等于點距或2倍點距。高密度電阻率法是集測深和剖面法于一體的一種多裝置、多極距的組合方法，它具有一次布極即可進行多裝置數(shù)據(jù)采集以及通過求取比值參數(shù)而能突出異常信息的特點，也可以認為是斷面測量。n稱為隔離系數(shù)。（6）由于高密度電阻率法采用自動讀數(shù)，在工業(yè)流散電流干擾較大的礦區(qū)工作時不易保證觀測質(zhì)量，特別是大極距時更是如此。由于充水巖溶與其周圍灰?guī)r相比可近似為導體，所以充電法也常用于對有已知露口巖溶、廢棄充水巷道等的分布走向進行探測。3）充電法在水文地質(zhì)中的應(yīng)用利用充電法測定地下水流速和流向，只需一個鉆孔或水井，可減少一般水文地質(zhì)方法所需要的觀測孔或水井。理論表明，假若地質(zhì)體的激發(fā)極化特征是均勻的、各向同性的，那么測深曲線將為一條直線，與巖性、電阻率、地形無關(guān)。1. 基本原理瞬變電磁法的激勵場源主要有兩種，一種是回線形式（或載流線圈）的磁源，另一種是接地電極形式的電流源。由于電磁場在空氣中傳播的速度比在導電介質(zhì)中傳播的速度大得多。隨著時間推移，該電流環(huán)向下、向外擴散，并逐漸變形為圓電流環(huán)（見圖2164）。至于發(fā)送回線（接收回線）與探測深度的關(guān)系，只是為了保證接收線框內(nèi)有足夠的信號強度。2）磁偶源裝置偶極裝置是保持發(fā)射線圈和接收線圈的距離不變，整個系統(tǒng)沿測線逐點移動觀測，偶極裝置具有輕便靈活的特點，它可以采用不同位置和方向去激發(fā)導體及觀測多個分量，對礦體有較好的分辨能力。CSAMT是一種利接地水平電偶源作為信號源的一種人工電磁測深法。顯然，可控源音頻大地電磁測深中研究的對象就是地面波、地層波。對地層分辨率最高，各向異性影響小。在波區(qū)條件下，電磁波在均勻半空間介質(zhì)中由地面垂直向下傳播時，其強度隨深度Z的增加成指數(shù)規(guī)律衰減。接收機一次可同時接收上述不同頻率系列的7道電場和1道磁場，即一次發(fā)射可同時完成7個點的頻率測深。CSAMT資料的再處理包括曲線的圓滑、校正(靜校正、地形校正、場源校正……)以及為突出某些有用信息而作的特殊處理等。目的是加強高頻信號，補償高頻天然訊號的不足，增加采集數(shù)據(jù)的可靠性和提高分辨率。它采用兩個正交直立的線圈作為發(fā)射場源，裝置輕便。EH4反演斷面能反映地下細微地質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化情況。2. 交流電法儀器設(shè)備（1）專業(yè)設(shè)備：加拿大Geonics公司的EM3EM67T；澳大利亞Alpha GeoInstruments公司的terraTEM瞬變電磁系統(tǒng)；地礦部物化探研究所的WDC2智能化瞬變電磁儀；西安物化探研究所的LC瞬變電磁系統(tǒng)；長沙智通新技術(shù)研究所生產(chǎn)的SD2型瞬變電磁儀。3．CSAMT法的特點CSAMT法同直流電法勘探相比有以下特點：（1）使用可控制人工場源，它的信號強度比天然場要大得多，而且測量參數(shù)為電場與磁場的比值，減少了外來的隨機干擾，因此可在較強干擾區(qū)的礦區(qū)及外圍或在城市及城郊開展工作。有些無法用直流電法探測到的高阻薄層下的地質(zhì)體，而用CSAMT法能得到很好反映。（2）測量系統(tǒng)和發(fā)射裝置都比較輕便，測量速度快。表2121 主要煤礦電法勘探方法的特點和主要應(yīng)用方 法特 點主要應(yīng)用范圍直流電法1）理論方法成熟，施工技術(shù)簡單，抗干擾。EH41）能穿透高阻屏蔽層，勘探深度大；2）縱、橫向分辨力高、施工效率高；3）在礦區(qū)易受干擾。CSAMT1）能穿透高阻屏蔽層，勘探深度大；2）橫向分辨力高、施工效率高；3）受地表不均勻體影響大（靜態(tài)效應(yīng)）；4）存在過渡區(qū)；5）資料處理解釋復雜。(2) 探明礦區(qū)主要含水層和隔水層的埋深、層厚、產(chǎn)狀,和隱伏導水通道的位置；(3) 探明采區(qū)主要控水構(gòu)造及巖溶、裂隙發(fā)育帶、陷落柱的位置，并對其富水性進行評價；(4) 探明采煤工作面頂、底板巖層或掘進巷道前方隱伏導水通道和含水體的位置；(5) 探明老窯采空區(qū)，圈定采空區(qū)積水范圍；(6) 防治水工程質(zhì)量評價，如注漿效果檢測等。4. EH4電磁成像系統(tǒng)特點（1）EH4電磁成像系統(tǒng)采用人工場源與天然場源共同作用的方式，人工場源彌補了天然場源的在某些頻段的不足，使該系統(tǒng)在10Hz～100KHz的范圍內(nèi)獲得連續(xù)的有效信號。（6）高阻屏蔽作用小。 主要煤礦電法勘探方法的特點1．電阻率法特點（1）電阻率法理論上比較完善，資料解釋相對簡單，技術(shù)較成熟；（2）電阻率法為體積勘探，對淺層的地質(zhì)異常體分辨能力強，但隨勘探深度的加深，分辨能力急劇下降； （3）對高阻、低阻地質(zhì)異常體均有良好反映；（4）電阻率法受淺部高阻屏蔽影響較大，不適于地表干燥的沙漠地區(qū)工作；（7）電阻率法通過擴大供電極距提高勘探深度，因此地形影響大，不適合地形復雜地區(qū)的勘探工作，同時勞動強度大，生產(chǎn)效率較低。1. 直流電法儀器設(shè)備因國外同類儀器價格昂貴，現(xiàn)在已經(jīng)較少引進。3. EH4的應(yīng)用EH4電磁成像系統(tǒng)裝置輕便，易于野外施工，工作效率高，可以克服因地形因素帶來的施工不便的問題，適合在南方巖溶石山地區(qū)工作。它巧妙地采用了天然場與人工場相結(jié)合的工作方法，使用可控源補充天然場信號較弱的高頻段信號。500Hz以上用可控源發(fā)射，500Hz以下利用天然電磁場。由于在遠區(qū)CSAMT和MT不僅原理相同，而且資料的處理和解釋也有許多共同之處。 （1410）通過改變發(fā)射電磁波的頻率來改變電磁波的穿透深度，視電阻率就反映了不同深度以上的介質(zhì)電阻率，通過分析研究視電阻率隨的變化曲線（見圖2170），就可達到探測不同深度地質(zhì)異常體的目的。因此應(yīng)盡可能保證測區(qū)處在波區(qū)范圍內(nèi)，并進行過渡區(qū)校正。因此，這就有一個場區(qū)劃分問題。在空氣中沿地面?zhèn)鞑サ碾姶挪ǚQ為地面波。鋪好回線后，可采用多臺接收機同時工作，因此工作效率高，成本低。中心回線裝置和重疊回線裝置都屬于同點裝置。瞬變電磁場的探測深度主要由測量時間和地下介質(zhì)的電阻率來確定。任一時刻地下渦旋電流在地表產(chǎn)生的磁場可以等效為一個水平環(huán)狀線電流的磁場。這一過程繼續(xù)下去，直至大地的歐姆損耗將磁場能量消耗完畢為止。對這些方法既進行了理論研究，研制了相應(yīng)儀器，在金屬勘查方面進行了成功的應(yīng)用和推廣，但在找水工作中也有應(yīng)用。激電法的優(yōu)點是儀器簡單，通常觀測斷電幾百毫秒后的二次場，電磁耦合小，工作方法、理論解釋簡單。所以，充電法也是利用地質(zhì)對象與圍巖間導電性的差異為基礎(chǔ)（并且要求這種差異必須足夠大），通過研究充電電場的空間分布來解決有關(guān)地質(zhì)問題的一類電探方法。在地面、鉆井或坑道中對其電場的空間分布進行觀測和研究，以了解礦體或其它良導體的賦存情況，獲得所需要的地質(zhì)資料。（4）可以對資料進行預處理并顯示剖面曲線形態(tài)，脫機處理后還可自動繪制和打印各種成果圖件。施工過程為：首先以固定點距x沿測線布置一系列電極(電極數(shù)量與測量儀器系統(tǒng)有關(guān))，相鄰電極間距為x，取裝置電極距，將相距為的一組電極(四根電極)經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)接到儀器上，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)改變裝置類型，一次完成該測點上各種裝置形式的觀測(電極排列中點為記錄點)，一個測點觀測完后，通過開關(guān)自動轉(zhuǎn)接下一組電極(即向前移動一個點距x)，以同樣方法進行該點觀測，直到電極距為的整條剖面觀測完為止。3. 高密度電阻率法高密度電阻率法的基本思想是由日本和英國的地球物理工作者最早提出的，它最初主要用于解決各種工程地質(zhì)和水文地質(zhì)問題。相對于電測深而言，電剖面法更適用于探測產(chǎn)狀陡立的高、低阻體，如劃分不同巖性的接觸帶、追索斷層及構(gòu)造破碎帶等。隨著的繼續(xù)增大，介質(zhì)的影響愈加明顯，也愈來愈大（曲線2段）。在電測深法中，最常采用的對稱四極裝置如圖2155a所示，圖中，AB為供電電極、MN為測量電極，它們對稱于觀測點O布置。我們稱其為視電阻率，并用來表示。在MN處觀測電位差大小，由公式即可計算電阻率的大小。圖2152 兩個導性點電流源的電場電法勘探是根據(jù)在地表觀測場值的變化來了解地下地質(zhì)體分布的，地下不均勻體的存在和分布只有在地表引起電場明顯變化時才能觀測出來。煙煤電阻率的變化范圍為n180。然而，當碳酸鹽巖石在外因作用下形成的裂隙或溶洞充水時，其電阻率將會明顯降低。10Wm之間變化。碎屑巖由碎屑顆粒、膠結(jié)物、泥質(zhì)及含水孔隙組成，與碳酸鹽巖石相比，碎屑巖的孔隙度較大，孔隙結(jié)構(gòu)較簡單、規(guī)則。目前，用于煤礦的電法勘探方法主要有電阻率法、充電法、激發(fā)極化法(IP)、瞬變電磁法、可控源音頻大地電磁測深法（CSAMT）、EH4等。綜合各種地震屬性預測結(jié)果得到最終的預測成果圖，見圖2149。由于裂隙裂縫是瓦斯富集、存儲、運移的場所，因此查明采區(qū)內(nèi)斷層的分布、裂隙裂縫的分布的變化，便能夠?qū)?gòu)造煤的分布、煤層頂?shù)装宓耐笟庑宰龀稣_評價。表2112為本區(qū)9個鉆孔處4煤層的預測厚度與實際揭露厚度對比結(jié)果。圖2144是含、隔水層間隔圖，單位為m。在臨沂礦業(yè)集團新驛煤礦下組煤水文地質(zhì)補充勘探工作中，利用地震反演技術(shù)查明部分水文地質(zhì)條件，主要包括奧陶系頂部含、隔水層的空間分布和厚度分布。針對T3波的這些變化，提取了3煤層反射波的屬性參數(shù)，包括振幅、相位和相干特征，得到七、八采區(qū)沿3煤層的振幅切片、相位切片和相干切片，見圖213圖2138和圖2139。但是，利用地震屬性的變化來區(qū)分構(gòu)造、進行煤層結(jié)構(gòu)和巖性解釋是可行的。多道分時窗提取法是在多個地震道上用可變時窗提取各類屬性參數(shù)，除了要定義可變時窗的上界和下界外，還需要定義處理道數(shù)。 地震屬性技術(shù)地震屬性的分類沒有統(tǒng)一的標準，不同的學者分別提出過不同的屬性分類。如何提高地質(zhì)成果的勘探精度，在深部實現(xiàn)安全開采是我國煤炭行業(yè)今后的主要奮斗目標。(4) 無法修改原構(gòu)造解釋方案在掘進和回采過程中，可以發(fā)現(xiàn)許多小于5m的斷層，但是無法自動修改原構(gòu)造解釋方案(即無法自動修改煤層底板等高線圖)。在地震地質(zhì)條件較好的地區(qū)，三維地震勘探可以解決的主要地質(zhì)問題是：(1) 查明落差大于等于5m的斷層，提供落差小于5m的斷點，平面擺動誤差小于30m；(2) 查明幅度大于等于5m的褶曲，%；(3) 查明新生界(第四系)厚度；(4) 探明直徑大于20m的陷落柱、無煤帶、煤層分叉合并及煤層厚度變化(誤差小于1m)。 三維地震勘探1. 三維地震勘探的特點由于地下的地質(zhì)構(gòu)造本身是三維的，而二維地震勘探技術(shù)先天不足，具有不可克服的缺陷，所以只有三維地震勘探才是最合適的方法。通常，一條地震測線可得到一張時間剖面(圖2126)。地震數(shù)據(jù)處理包括觀測系統(tǒng)定義、預處理、能量關(guān)系恢復校正、疊前去噪、反褶積、靜校正、速度分析、動校正、DMO校正、疊加、偏移、疊后修飾等主要步驟。不同的檢波器對地震波有頻率選擇作用，即檢波器的頻率特性各不相同。為了解決上述問題，出現(xiàn)了非炸藥震源。首先要考慮的就是爆炸介質(zhì)的巖性，若在松軟的干燥沙層或淤泥中激發(fā)，地震波頻率很低，且爆炸能量大部分被吸收；若在堅硬的巖石中激發(fā)，地震波頻率很高，但是隨著地震波在巖石中的傳播，高頻振動很快地被吸收。1．震源用于地震勘探的震源基本上分為兩大類：炸藥震源和非炸藥震源。瑞雷面波(R波)——質(zhì)點在通過傳播方向的鉛垂面內(nèi)沿橢圓軌跡逆轉(zhuǎn)運動。彈性體在外力作用下發(fā)生形變并產(chǎn)生一個反抗形變的彈力。由地球物理場的本質(zhì)和觀測誤差的決定了地球物理反問題存在非唯一性，或稱多解性。它主要包括電測井、核測井、聲測井等方法。所有的地球物理勘探方法簡稱“物探”方法，由于所研究的物理性質(zhì)不同，物探方法種類多樣，主要的方法包括：(1) 地震勘探：地震勘探是研究人工激發(fā)的彈性波在不同地層中的傳播規(guī)律，如波的速度、波的衰減和波的形狀，以及在界面的反射、折射來研究地層埋深、構(gòu)造形態(tài)和巖性等的一種物探方法。使得煤炭資源勘查工作在精度、效率及經(jīng)濟性等各方面都有很大提高。由于地質(zhì)體是一個統(tǒng)一的整體，密度、電性、彈性、磁性等物理性質(zhì)均是這一整體在不同方面的反映，各種物性參數(shù)間均有一定聯(lián)系，利用這種聯(lián)系進行綜合解釋，能大大縮小單一物探方法的多解性。于是，激發(fā)力引起的質(zhì)點彈性振動由震源向周圍介質(zhì)傳播，逐漸形成地震波。在地面上用儀器把各個地層分界面的反射波到達時間記錄下來，利用地震波傳播速度，便可以計算出地層分界面的埋藏深度。在破壞帶以外，物體只產(chǎn)生彈性形變，形成巖石的震動帶，此時沖擊波變成彈性波。為了使能量集中向下傳播及減小聲波干擾，井中要注滿水、泥漿或用土填塞。可控震源已從早期的小噸位震源發(fā)展到目前的28噸(6萬磅)級的大噸位震源，從而大大提高了激發(fā)能，見圖2125。隨著機械制造業(yè)和計算機技術(shù)的發(fā)展，地震儀從20世紀50年代前最早的光點記錄方式、50年代的磁帶模擬記錄方式發(fā)展到70年代的數(shù)字記錄方式；從70年代的24道地震記錄儀、90年代的千道地震記錄儀發(fā)展到今天的萬道地震記錄儀，地震記錄儀的每一步發(fā)展都推動了地震勘探技術(shù)的進步和發(fā)展。目前國內(nèi)使用的代表性地震資料處理系統(tǒng)見表2111。在時間剖面上，利用反射波的各種特征，識別和追蹤同一界面反射波的過程，稱為時間剖面的對比。利用該數(shù)據(jù)體，可以提取垂直剖面、時間切片和立體數(shù)據(jù)，以滿足解釋工作的需要，見圖2128。(3) 無法利用煤礦生產(chǎn)階段獲得的地質(zhì)資料煤田三維地震勘探通常采用鉆孔標定方法計算平均速度，即利用已知鉆孔揭露的地質(zhì)層位深度及對應(yīng)的反射波旅行時，經(jīng)內(nèi)插、擬合平滑后做出不同層位的速度平面分布圖。后經(jīng)地面鉆孔及井下巷道驗證為陷落柱，首次確定了淮南地區(qū)有陷落柱的存在。而煤礦深部安全開采中的主要地質(zhì)問題，包括煤層頂?shù)装逅牡刭|(zhì)條件、瓦斯突出條件與力學性質(zhì)均屬巖性勘探范疇。地震屬性技術(shù)的關(guān)鍵在于屬性提取，提取方式包括同相軸屬性提取和數(shù)據(jù)體屬性提取。(2) 提取數(shù)據(jù)體屬性基于數(shù)據(jù)體的地震屬性將產(chǎn)生一個完整的屬性體，其最大優(yōu)點是能產(chǎn)生相關(guān)型的數(shù)據(jù)，從而提供逐道之間地震信號相似性和連續(xù)性的有用信息。(a)