【正文】 主要用于中淺部（小于800米）水文勘探工作，如：砂巖富水區(qū)、斷層裂隙帶、巖溶裂隙、采空區(qū)等的勘查。主要用于中深部（小于1000米）水文勘探工作，如：砂巖富水區(qū)、斷層裂隙帶、巖溶裂隙、采空區(qū)等的勘查。2）體積效應(yīng)影響大，隨著勘探深度的增大，分辨率急劇下降；3）施工效率低，工作量大。近年來(lái)，電法已經(jīng)從以前找煤工作轉(zhuǎn)為煤礦高效、安全生產(chǎn)服務(wù)，在煤礦地質(zhì)、水文地質(zhì)方面的主要地質(zhì)任務(wù)是：(1) 勘探工作區(qū)的構(gòu)造形態(tài)，斷層、褶皺等地質(zhì)構(gòu)造的產(chǎn)狀，追蹤地質(zhì)構(gòu)造的延伸和展布方向，為劃分水文地質(zhì)單元、研究水文地質(zhì)問(wèn)題提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料。該系統(tǒng)效率高于直流電法。（2）存在靜態(tài)效應(yīng)：靜態(tài)效應(yīng)是由于地表淺層存在較大的電性差異而引起的一系列高阻或低阻密集帶，需要通過(guò)空間濾波的方法進(jìn)行靜態(tài)改正。盡管CSAMT法有上述優(yōu)點(diǎn)，但該法依然有自身的缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：（1）存在近場(chǎng)區(qū)問(wèn)題：由于CSAMT法的儀器設(shè)備發(fā)送功率有限，為保持足夠強(qiáng)度的觀測(cè)信號(hào)，收發(fā)距相對(duì)趨膚深度不是很大時(shí)，電磁場(chǎng)進(jìn)入過(guò)渡區(qū)或近區(qū)。如對(duì)原始數(shù)據(jù)作必要的數(shù)據(jù)處理，可使地形影響降至最低；（5）勘探深度范圍大，可達(dá)1～2ｋｍ(不同儀器系統(tǒng)的探測(cè)深度不同)。（2）基于電磁波的趨膚深度原理，利用改變頻率而非改變幾何尺寸進(jìn)行不同深度的電測(cè)深，大大提高了工作效率，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，一次發(fā)射，可同時(shí)完成7個(gè)點(diǎn)的電磁測(cè)深。目前，主要煤礦電法勘探方法的特點(diǎn)和主要應(yīng)用見(jiàn)表2121。（2）多功能電磁站：美國(guó)Zonge公司的CDP32Ⅱ系統(tǒng)和加拿大Phoenix公司的V8多功能電測(cè)站。主要分為兩大類，一是直流電法類(包括激電法IP)；二是交流電法類測(cè)量設(shè)備。EH4測(cè)量的電阻率參數(shù)對(duì)含水裂隙帶的反映非常靈敏，含水裂隙帶在反演斷面圖清晰地表現(xiàn)為電阻率呈現(xiàn)中間低、兩側(cè)高這樣一個(gè)非常簡(jiǎn)單的異常特征。設(shè)備輕便，操作簡(jiǎn)單，是其他類似的電磁法設(shè)備(V6及GDP32等)系列無(wú)法比擬的；（2）在分辨率方面，該系統(tǒng)接收頻點(diǎn)多達(dá)60個(gè)左右，而其它類似設(shè)備為20~30個(gè)，反映該系統(tǒng)頻點(diǎn)豐富，分辨率要高于其他設(shè)備，其勘探深度10~1000米，可現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)彩色成像。采用在空間上的密集采樣以及頻率上的密集采樣，使得它提供了地質(zhì)信息很豐富，有較高的分辨率。儀器設(shè)計(jì)精巧、堅(jiān)實(shí)，特別適合地面2D、3D連續(xù)張量式電導(dǎo)率測(cè)量，在技術(shù)上率先突破傳統(tǒng)單點(diǎn)測(cè)量壁壘，走向電磁測(cè)量擬地震化、聯(lián)合2D、3D連續(xù)觀測(cè)和資料解釋。實(shí)際工作中，地下介質(zhì)是不均勻的，因而用上式計(jì)算的值稱為視電阻率值，用表示。垂直磁偶極子發(fā)射場(chǎng)以TE型波為主，受效率和磁電傳感器頻譜范圍的限制，EH4 的測(cè)量頻段為10Hz～100KHz，其探測(cè)深度大致在10m～1000m。 EH4電導(dǎo)率成像系統(tǒng)EH4連續(xù)電導(dǎo)率成像系統(tǒng)是由美國(guó)GEO METRICS和EMI公司聯(lián)合生產(chǎn)的硬、軟件裝置。6. CSAMT的資料處理和解釋目前用于生產(chǎn)的大多數(shù)CSAMT儀器都具實(shí)時(shí)或現(xiàn)場(chǎng)處理軟件，可將所采集的電磁場(chǎng)數(shù)據(jù)整理為CSAMT所需的物理量，如視電阻率及相位等，這些是CSAMT資料解釋的基礎(chǔ)和依據(jù)。圖2171 CSAMT野外工作布置供電偶極距一般為1~3km長(zhǎng)，測(cè)點(diǎn)到供電偶極的距離（收發(fā)距）3~15km。4. CSAMT視電阻率的概念實(shí)際工作中可控源音頻電磁測(cè)深法觀測(cè)電場(chǎng)和磁場(chǎng)，按照公式（1410）計(jì)算電阻率，當(dāng)?shù)叵聻榉蔷鶆蚪橘|(zhì)時(shí)，由此式計(jì)算的值將是電磁波分布范圍內(nèi)所有介質(zhì)的綜合影響，故稱為視電阻率，又稱為卡尼亞電阻率，記為。當(dāng)衰減為地表相應(yīng)值的倍，稱為趨膚深度 （148）另外有些學(xué)者認(rèn)為取衰減為地表相應(yīng)值1/2時(shí)的深度作為有效深度更合理。實(shí)際工作中，因電源功率有限，收發(fā)距不可能很大，在低頻段將進(jìn)入過(guò)渡區(qū)和區(qū)，造成測(cè)深曲線與地層關(guān)系的復(fù)雜化。區(qū)（又稱近區(qū)）：當(dāng)時(shí)，地層波占主導(dǎo)地位。3．電磁波場(chǎng)區(qū)的劃分地層波和水平極化平面波均與地下地質(zhì)體發(fā)生電磁作用，但是，它們是否影響到地面的觀測(cè)值，或以哪種波占主導(dǎo)，這與觀測(cè)點(diǎn)MN到場(chǎng)源AB間的極距大小有關(guān)。2．電磁波的水平極化～10KHz之間，在此頻段內(nèi)，巖石中皆以傳導(dǎo)電流為主，可以忽略位移電流。天波是由場(chǎng)源向天空發(fā)射的電磁波，由于可控源音頻大地電磁測(cè)深發(fā)射的是長(zhǎng)波和超長(zhǎng)波，它們遇到電離層時(shí)并不往回反射，所以不考濾天波。其原理和常規(guī)大地電磁測(cè)深法類似。一般采用發(fā)電機(jī)作為大功率電源，供電電流均達(dá)20A以上，這種場(chǎng)源具有發(fā)射磁矩大、磁場(chǎng)均勻及隨距離衰減慢等特點(diǎn)，適合于深部水文勘查。由于收、發(fā)線圈分離，消除了兩互感作用。圖2165 瞬變電磁法的重疊回線裝置和中心回線裝置中心回線裝置是使用小型多匝接收線圈（或探頭）放置于邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的發(fā)送回線中心觀測(cè)的裝置，常用于探測(cè)1km以內(nèi)的中、淺層測(cè)深工作。同時(shí)，由于回線在一定的范圍內(nèi)線框越小，其體積效應(yīng)也越小，其橫向、縱向分辨率也愈高。因此，觀測(cè)和研究大地瞬變電磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化規(guī)律，可以探測(cè)大地電位的垂向變化。從圖中可以看到，等效電流環(huán)很象從發(fā)射回線中“吹”出來(lái)的一系列“煙圈”，因此，人們將地下渦旋電流向下、向外擴(kuò)散的過(guò)程形象地稱為“煙圈效應(yīng)”。傾角的錐形斜面向下、向外移動(dòng)、強(qiáng)度逐漸減弱。當(dāng)一次電流斷開(kāi)時(shí)，一次磁場(chǎng)的劇烈變化首先傳播到發(fā)射回線周圍地表各點(diǎn)，因此，最初激發(fā)的感應(yīng)電流局限于地表。由于介質(zhì)的歐姆損耗，這一感應(yīng)電流將迅速衰減，由它產(chǎn)生的磁場(chǎng)也隨之迅速衰減，這種迅速衰減的磁場(chǎng)又在其周圍的地下介質(zhì)中感應(yīng)出新的強(qiáng)度更弱的渦流。下面以均勻大地的瞬變電磁響應(yīng)為例，來(lái)討論回線形式磁偶源激發(fā)的瞬變電磁場(chǎng)，從而闡述瞬變電磁法測(cè)深的基本理論。特別是中南工業(yè)大學(xué)的發(fā)展了雙頻道激電法，提出了偽隨機(jī)信號(hào)復(fù)電阻率法，隨后又發(fā)展了偽隨機(jī)三頻電磁法。因此，在河南、山西等省的丘陵地區(qū)找水工作中得到廣泛應(yīng)用。在沒(méi)有電子導(dǎo)體干擾的情況下，一般在含水層上的二次場(chǎng)相對(duì)非含水層要強(qiáng)，衰減速度也慢，且顆粒度越大、富水性越強(qiáng)，二次場(chǎng)衰減速度則越饅。此外，利用充電法還可探測(cè)巖溶的分布范圍、老窯采空區(qū)的位置和范圍，以及確定低阻煤層的延伸情況等。圖2159 充電法原理圖當(dāng)?shù)刭|(zhì)體不能被視為理想導(dǎo)體（即不等位體）時(shí)，充電電場(chǎng)的空間分布將隨充電點(diǎn)位置的不同而有較大的變化。當(dāng)對(duì)具有天然或人工露頭的良導(dǎo)地質(zhì)體進(jìn)行充電時(shí)，實(shí)際上整個(gè)地質(zhì)體就相當(dāng)于一個(gè)大電極，若良導(dǎo)體地質(zhì)體的電阻率遠(yuǎn)小于圍巖電阻率時(shí)，我們便可以近似地把它看成是理想導(dǎo)體。供電時(shí)充電體為一等位體或似等位體，電流由充電體流入圍巖，形成穩(wěn)定電流場(chǎng)，該電場(chǎng)的分布特征與充電體的形態(tài)、大小和產(chǎn)狀等因素有關(guān)。（7）高密度電阻率法主要用于勘探淺部的電性異常體，在水文物探中常用于淺部裂隙帶、采空區(qū)等的精細(xì)勘探。（3）野外數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化或半自動(dòng)化，不僅數(shù)據(jù)采集速度快，而且避免了由于手工操作所出現(xiàn)的錯(cuò)誤。圖2158 高密度電阻率法勘探系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖顯然，由于一條剖面地表測(cè)點(diǎn)總數(shù)是固定的，因此，極距擴(kuò)大時(shí)，反映不同勘探深度的測(cè)點(diǎn)數(shù)將依次減少。將數(shù)據(jù)回放并送入微機(jī)便可用專門(mén)程序軟件對(duì)原始資料進(jìn)行處理。1）高密度電阻率法觀測(cè)系統(tǒng)高密度電阻率法是為滿足淺部精細(xì)勘查的實(shí)際需要而研制的一種電法勘探系統(tǒng)。在合適的條件下還可以圈定巖溶的分布范圍及追索古河道等。對(duì)稱剖面法對(duì)稱四極法AM=MN=NB時(shí)稱為溫納爾裝置；AB＞＞MN時(shí)稱為施侖貝爾裝置。一般采用固定的電極距并使整個(gè)電極裝置沿著測(cè)線平移，這樣便可觀測(cè)到在一定深度范圍內(nèi)視電阻率沿著剖面的橫向變化。值隨變化的關(guān)系曲線稱電測(cè)深曲線。由于高阻對(duì)電流的排斥作用，使增大，則。下面以兩個(gè)水平電性層的地電斷面為例，來(lái)說(shuō)明電測(cè)深法的物理實(shí)質(zhì)。通過(guò)對(duì)反映地電斷面變化的電測(cè)深曲線的分析，可以了解深度方向上地電斷面的特征。因而，按一定方式觀測(cè)視電阻率的變化規(guī)律，便可推斷出地下各種電性不均勻地質(zhì)體的分布狀態(tài)。這個(gè)綜合影響值是在電場(chǎng)分布范圍內(nèi)各種巖石電阻率綜合影響的結(jié)果。在電阻率法中，把寬和高等于AB/長(zhǎng)為AB的長(zhǎng)方體（圖2153）定為理想勘探體積。當(dāng)通過(guò)供電電極A、B向地下發(fā)送電流時(shí)，就在地下電阻率為的均勻半空間建立穩(wěn)定的電場(chǎng)。當(dāng)AB確定后，在地表觀測(cè)電場(chǎng)只能反映一定深度范圍內(nèi)的電性不均勻體；（2）欲想增加勘探深度，就必須加大供電電極距，使更多的電流往深處分布。介質(zhì)中等位面和電流線的分布如圖2152所示，可知電極附近電場(chǎng)強(qiáng)度的絕對(duì)值大、電位變化明顯，而在AB中間約1/3~1/2地段處，電場(chǎng)和電位均變化緩慢，可近似為均勻場(chǎng)。無(wú)煙煤常具有良好的電子導(dǎo)電性，因而其電阻率很低，一般在1以下。煙煤常具有較高的電阻率，但隨煤變質(zhì)程度的加深，電阻率減小，過(guò)渡至無(wú)煙煤，電阻率急劇下降。煤化程度很低的褐煤，常含有較高的水分和溶于水的腐植酸離子，故其電阻率較低，一般僅為n180。103～104Wm。砂—泥質(zhì)巖石電阻率由小到大的順序是：泥巖或粘土＜頁(yè)巖＜細(xì)砂巖或粉砂巖＜中砂巖＜粗砂巖＜礫巖。粘土、頁(yè)巖、泥巖等粘土類巖石以泥質(zhì)顆粒的離子導(dǎo)電方式為主，因?yàn)槟噘|(zhì)顆粒表面的電荷量基本相同，所以粘土、泥巖、頁(yè)巖等的導(dǎo)電性比較穩(wěn)定，它們的電阻率一般在1～n180。103Wm之間變化。砂—泥質(zhì)巖石包括碎屑巖類和粘土巖類。不同巖石的電阻率變化范圍很大，常溫下可從108W交流電法是電法勘探的重要分支方法，該方法利用巖（礦）石的導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性和介電性的差異，應(yīng)用電磁感應(yīng)原理，觀測(cè)和研究人工或天然形成的電磁場(chǎng)的分布規(guī)律（頻率特性和時(shí)間特性），進(jìn)而解決有關(guān)的各類地質(zhì)問(wèn)題。 (a) 波峰相位時(shí)間 (b) 時(shí)域平均能量 (c) 峰值頻率 (d) 平均頻率相位圖2148 利用地震P波屬性識(shí)別裂隙發(fā)育帶 圖2149 最終預(yù)測(cè)成果圖 圖2150 地震解釋成果圖 電法勘探原理與方法 概述電法勘探是根據(jù)地殼中各類巖石或礦體的電磁學(xué)性質(zhì)（圖2148中，直線方向表示裂隙的方向，直線長(zhǎng)度表示裂隙的密度。兩個(gè)理論是指雙相介質(zhì)理論和各向異性介質(zhì)理論，三項(xiàng)技術(shù)是指P波方位屬性技術(shù)、P波方位AVO技術(shù)和彈性波阻抗反演技術(shù)。因此，對(duì)于煤礦開(kāi)采而言，研究煤層及其頂?shù)装辶严读芽p的分布和連通情況極其重要。在影響煤層氣富集的5個(gè)主要地質(zhì)因素中，利用地震資料和其它地質(zhì)資料可以查明落差大于5m的斷層及其它構(gòu)造分布、煤層埋藏深度、煤層厚度。波阻抗反演煤層厚度的方法如下：(1) 根據(jù)波阻抗值的變化，按地震層位解釋的方法在波阻抗反演剖面上拾取4煤層頂、底板的分界線并進(jìn)行全區(qū)插值，并根據(jù)導(dǎo)出的頂?shù)装宓姆纸缇€求出全區(qū)地震波在煤層中的旅行時(shí)；4煤圖2146 聯(lián)井反演地震剖面 (2) 根據(jù)區(qū)域地質(zhì)規(guī)律及速度測(cè)井資料，確定4煤層中地震波傳播速度并進(jìn)行全區(qū)插值；(3) 利用時(shí)間深度轉(zhuǎn)換公式，計(jì)算出4煤層厚度。圖2144 含、隔水層間隔圖含水層底界面奧陶系頂界面16煤隔水層底界面圖2145 多個(gè)界面的立體顯示2. 預(yù)測(cè)煤層厚度分布彬長(zhǎng)煤田大佛寺井田含煤4層，其中4煤層可采，～，屬特厚煤層。含水層底界面隔水層底界面奧陶系頂界面16煤圖2141 聯(lián)井反演地震剖面圖2142 隔水層底界面沿層波阻抗切片圖2143 含水層底界面沿層波阻抗切片奧陶系頂部隔水層時(shí)間間隔為15，換算為厚度30；奧陶系頂部含水層時(shí)間間隔為5，換算為厚度10；二者之間的過(guò)渡帶厚度是變化的。但是利用地震反演剖面，借助相對(duì)波阻抗值的差異，便能夠確定奧陶系頂部灰?guī)r中的含、隔水層的空間分布和厚度分布。因此，長(zhǎng)期以來(lái)下組煤層是開(kāi)采禁區(qū)。3煤層缺失圖2134 3煤層變薄沖刷缺失的分布范圍T15T9T3圖2135 標(biāo)準(zhǔn)地震剖面T3T15T9圖2136 3煤層變薄沖刷缺失的地震剖面圖2137 沿3煤層的振幅切片圖2138 沿3煤層的相位切片圖2139 沿3煤層的相干切片3煤層缺失圖2140 3煤層變薄沖刷缺失區(qū) 地震反演技術(shù)地震反演技術(shù)是巖性地震勘探的重要手段之一，根據(jù)鉆孔測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)縱向分辨率很高的有利條件，對(duì)井旁地震資料進(jìn)行約束反演，并在此基礎(chǔ)上對(duì)孔間地震資料進(jìn)行反演，推斷地層巖性在平面上的變化情況，這樣就把具有高縱向分辨率的已知測(cè)井資料與連續(xù)觀測(cè)的地震資料聯(lián)系起來(lái)，實(shí)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，大大提高三維地震資料的縱、橫向分辨率和對(duì)地下地質(zhì)情況的勘探研究程度，在煤礦深部安全開(kāi)采中發(fā)揮重要作用。圖2136為3煤層變薄沖刷缺失的地震剖面，與正常地震剖面比較后可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)應(yīng)3煤層的T3波有以下變化：(1) 振幅即能量明顯變?nèi)酰?2) 相位發(fā)生轉(zhuǎn)移；(3) 波形特征改變。(a) (b)圖2133 相干沿層切片與底板等高線圖的對(duì)比2. 解釋煤層變薄沖刷帶陽(yáng)煤集團(tuán)開(kāi)元公司于2004年完成了七、八采區(qū)三維地震勘探工作，對(duì)3煤層進(jìn)行了構(gòu)造解釋。在煤田地震勘探中, 煤層中的小構(gòu)造異常、結(jié)構(gòu)和巖性變化，用常規(guī)的人工識(shí)別方法往往是無(wú)能為力的。(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(gè)完整的屬性體，其最大優(yōu)點(diǎn)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(hào)相似性和連續(xù)性的有用信息。常用的有時(shí)間域?qū)傩詤?shù)、頻率域?qū)傩詤?shù)和分形分維屬性參數(shù)。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。近年來(lái)，隨著三維地震勘探方法的進(jìn)步與發(fā)展，煤礦中也引進(jìn)了高密度三維地震勘探、三維三分量的地震勘探方法。而煤礦深部安全開(kāi)采中的主要地質(zhì)問(wèn)題，包括煤層頂?shù)装逅牡刭|(zhì)條件、瓦斯突出條件與力學(xué)性質(zhì)均屬巖性勘探范疇。圖2