【正文】 參考文獻[1] [M]..[2] [M].北京:.[3] 唐建益,[M]..[4] [M].徐州:.[5] 曲壽利,[M].石油工業(yè)出版社,2003.[6] 李舟波，孟令順，:.第 42 頁 共 42 頁。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）；4）存在過渡區(qū)；5）資料處理解釋復雜。5）存在淺部勘探盲區(qū)。主要用于淺部（小于500米）的水文勘探工作，如：第四系含水層、覆蓋層厚度、斷層裂隙帶、巖溶、采空區(qū)等的勘查。表2121 主要煤礦電法勘探方法的特點和主要應用方 法特 點主要應用范圍直流電法1）理論方法成熟，施工技術簡單，抗干擾。(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。 主要煤礦電法勘探方法的應用電法勘探應用范圍非常廣泛，在煤炭資源勘查方面的地質(zhì)任務是：(1) 圈定含煤盆地、儲煤構(gòu)造和煤系地層的分布范圍，提供新生界或煤系上覆地層厚度，煤系基地起伏和埋藏深度；(2) 控制褶曲及落差較大斷層位置及其延展情況；(3) 在薄覆蓋區(qū)追蹤隱伏煤層露頭位置；(4) 圈定煤層自燃后火燒區(qū)或正在燃燒煤層的范圍、邊界。（3）該系統(tǒng)具有較高的分辨率，為探測某些小的地質(zhì)構(gòu)造和區(qū)分電阻率差異不大的地層提供了可能性。（2）測量系統(tǒng)和發(fā)射裝置都比較輕便，測量速度快。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。為了克服這一現(xiàn)象，需要對原始數(shù)據(jù)進行近場校正。然而，卡尼亞電阻率計算公式是根據(jù)遠區(qū)(或稱波區(qū))條件導出的。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。（6）高阻屏蔽作用小。（4）地形相對影響小。（3）橫向分辨率高，可靈敏地發(fā)現(xiàn)斷層。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。 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。必要時可以采用多種方法綜合應用，以便優(yōu)勢互補?？梢赃M行瞬變電磁法(TEM)、可控源音頻電磁測深(CSAMT)及頻譜激電等多種方法的測量工作。2. 交流電法儀器設備（1）專業(yè)設備：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)；長沙智通新技術研究所生產(chǎn)的SD2型瞬變電磁儀。1. 直流電法儀器設備因國外同類儀器價格昂貴，現(xiàn)在已經(jīng)較少引進。 電法勘探儀器裝備電法勘探方法多，對應的儀器設備種類也很多。EH4是探測與巖溶裂隙有關的構(gòu)造如斷層破碎帶的有效手段之一。EH4反演斷面能反映地下細微地質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化情況。3. EH4的應用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。發(fā)射采用兩個正交的半圓形天線，既不存在接地問題又不需要布設很長的發(fā)射導線。它可以在野外對觀測數(shù)據(jù)進行實時處理，以確保觀測質(zhì)量，還可以在現(xiàn)場給出連續(xù)剖面的擬二維反演結(jié)果，比較形象直觀。它采用兩個正交直立的線圈作為發(fā)射場源，裝置輕便。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。2. EH4電導率成像測量系統(tǒng)EH4電導率成像系統(tǒng)為雙源型電磁/地震系統(tǒng)（見圖2172和圖2173）。它是電磁波有效趨膚深度內(nèi)所有介質(zhì)導電性的綜合反映。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。500Hz以上用可控源發(fā)射，500Hz以下利用天然電磁場。1. EH4工作原理EH4又稱Stratagem MT，其磁偶極子發(fā)射天線為X、Y方向的垂直線圈。該系統(tǒng)屬于可控源與天然場源相結(jié)合的一種大地電磁測量系統(tǒng)。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。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。在煤礦采區(qū)水文勘探中，其主要參數(shù)一般為：，點距等于的大小，測線距離一般為點距的2～3倍。一般用不極化電極接收電場，電極距10~100m不等。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。 （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。CSAMT就是通過改變發(fā)射電磁波的頻率來改變探測深度，從而達到頻率測深的目的。 （149）實際工作中，考慮到非均勻介質(zhì)和均勻?qū)訝罱橘|(zhì)的情況，其有效勘探深度可能更淺，可估算為，與地下巖層導電性好壞有關。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。因此應盡可能保證測區(qū)處在波區(qū)范圍內(nèi)，并進行過渡區(qū)校正。在由區(qū)向波區(qū)過渡時，電磁波從向水平方向傳播逐漸過渡到傾斜、甚至垂直入射地面。其觀測值與地層關系很弱，或只與總縱向電導有關。對地層分辨率最高，各向異性影響小。因此，這就有一個場區(qū)劃分問題。圖2169 發(fā)射電磁波傳播路徑圖由于電磁波為橫波，當?shù)貙訛樗綄訝顣r，地面所測的視電阻率主要與巖層的縱向電阻率有關。在無磁介質(zhì)中電磁波傳播速度為 （km/s），而電磁波在空氣中的波速近似等于光速C，顯然，電磁波在空氣中的波速比在地下的波速快得多。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。在空氣中沿地面?zhèn)鞑サ碾姶挪ǚQ為地面波。由場源發(fā)射的電磁波向四周發(fā)射，按其傳播途徑可分為天波、地面波和地層波(圖2169)。近年來，由于CSAMT法抗干擾性能強，能在工業(yè)游散電流極強的礦區(qū)工作，加之其勘探深度相對較大、不受高阻層屏蔽以及工作的成本低廉等優(yōu)點，在深部煤礦采區(qū)水文勘查中也得到較多應用并取得了良好效果。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。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。圖2166 瞬變電磁法偶極裝置3）大定源回線裝置煤田水文勘查中常用的大定源回線裝置其發(fā)射線框為邊長達數(shù)百米甚至千米的矩形回線，采用小型線圈（或探頭）在回線內(nèi)部中心1/3面積范圍內(nèi)逐點測量（見圖2167）。但是，偶極裝置是動源裝置，發(fā)送磁矩不可能做得很大，因此探測深度受到限制。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。中心回線裝置和重疊回線裝置都屬于同點裝置。重疊回線裝置是頻率域方法無法實現(xiàn)的裝置，它與地質(zhì)探測對象有最佳耦合，重疊回線裝置響應曲線形態(tài)簡單，具有較高的接收電平、較好的穿透深度及異常便于分析解釋等特點。2. 瞬變電磁測深的裝置形式1）重疊回線裝置與中心回線裝置如圖2165所示，重疊回線裝置是發(fā)送回線與接收回線相重合敷設，但由于有互感現(xiàn)象，故在野外施工時將兩者分開1～2m的距離。至于發(fā)送回線（接收回線）與探測深度的關系，只是為了保證接收線框內(nèi)有足夠的信號強度。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。從“煙圈效應”的觀點看，早期瞬變電磁場是由近地表的感應電流產(chǎn)生的，反映淺部電性分布；晚期瞬變電磁場主要是由深部的感應電流產(chǎn)生的，反映深部的電性分布。圖2164 瞬變電磁場煙圈地下感應渦流向下、向外擴散的速度與大地導電率有關。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）。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。美國地球物理學家M．N．Nabghan對發(fā)射電流關斷后不同時刻地下感應電流場的分布進行了研究，研究結(jié)果表明，感應電流呈環(huán)帶分布，渦流場極大值首先位于緊挨發(fā)射回線的地表下，隨著時間推移，該極大值沿著與地表成30176。地表各處感應電流的分布也是不均勻的，在緊靠發(fā)射回線一次磁場最強的地表處感應電流最強。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。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。一次磁場的這一劇烈變化通過空氣和地下導電介質(zhì)傳至回線周圍的大地中，并在大地中激發(fā)出感應電流以維持發(fā)射電流斷開之前存在的磁場、使空間的磁場不會即刻消失。在導電率為σ、導磁率為μ的均勻各向同性大地表面敷設面積為S的矩形發(fā)射回線在回線中供以恒定電流I，在電流斷開之前（時），發(fā)射電流在回線周圍的大地和空間中建立起一個穩(wěn)定的磁場，如圖2163所示。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。對這些方法既進行了理論研究，研制了相應儀器，在金屬勘查方面進行了成功的應用和推廣，但在找水工作中也有應用。為了克服此缺點，發(fā)展了頻率域激電法。時間域激電法的缺點是對大地噪聲、工業(yè)游散電流、極化不穩(wěn)等抗干擾能力差。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。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。大量實驗和應用實例表明，對飽含水的巖石，激發(fā)極化放電二次場的衰減速度與巖石顆粒度、濕度及溶液礦化度等因素有關。5. 激發(fā)極化法激發(fā)極化法（簡稱激電法）是通過研究地下電化學作用引起的隨時間緩慢變化的附加電場（被稱為激發(fā)極化電場），以不同巖、礦石激發(fā)極化效應之間的差異為物質(zhì)基礎，通過觀測和研究大地激電效應，以探明地下地質(zhì)情況的一種電法勘探方法。3）充電法在水文地質(zhì)中的應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。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（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地質(zhì)問題的一類電探方法。可見，理想充電電場的空間分布將主要取決于導體的形狀、大小、產(chǎn)狀及埋深，與充電點的位置是無關的。理想導體充電后，在導體內(nèi)部并不產(chǎn)生電壓降，導體的表面實際上就是一個等位面，電流垂直于導體表面流出后便形成了圍巖中的充電電場。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。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。1）充電法的基本原理充電法是在被勘探的礦體（或其它良導電體）的天然（或人工）露頭接上供電電極（A），另一供電電極(B)置于遠離充電體的地方，并進行充電（用直流電源，也可用交流電源）。4．充電法充電法是在水文地質(zhì)調(diào)查中常用的一種人工直流電法。（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。（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。（2）能有效的進行多種電極排列方式的掃描測量，因而可以獲得較豐富的關于地電斷面結(jié)構(gòu)特征的地質(zhì)信息。把測量結(jié)果置于測點下方深度為的點位上，于是，整條剖面的測量結(jié)果便可以表示成一種倒三角形（或倒梯形）二維斷面的電性分布。n稱為隔離系數(shù)。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)，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)換開關接到儀器上，通過轉(zhuǎn)換開關改變裝置類型，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。測量信號用電極轉(zhuǎn)換開關送入微機工程電測儀，并將測量結(jié)果依次存入隨機存儲器?，F(xiàn)場測量時只需將電極設置在一定間隔的測點上，測點密度遠較常規(guī)電阻率法大，一般從1m～10m。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。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