煤礦地質(zhì)測量

煤礦地質(zhì)測量1.4地物勘技1.4.1概地球物理勘探方法利用物理方法來解決地質(zhì)問題，即通過觀察與觀測各種地球物理現(xiàn)象，分析它們隨地質(zhì)構(gòu)造或巖性變化的根本規(guī)律，從而到達(dá)解決地質(zhì)問題的目的。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與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。(2)

電法勘探電法勘探是以介質(zhì)的電性差異為根底通過觀測和分析天然與人工電磁場的空間和時間分布傳播來研究地質(zhì)構(gòu)造和尋找礦床的一種物探方法。(3)

重力勘探：重力勘探是以地殼中巖()間的密度差異為根底，通過觀測與分析重力場的變化來尋找和勘探礦床，研究地質(zhì)構(gòu)造的一種物探方法。(4)

磁法勘探：磁法勘探是以巖()間的磁性差異為根底，通過觀測和分析地磁場的變化規(guī)律，來尋找和勘探礦床，研究地質(zhì)構(gòu)造的一種物探方法。(5)

地球物理測井地球物理測井是利用鉆井內(nèi)巖石礦層具有不同物性的特點來劃分鉆井地質(zhì)剖面與解決其它地質(zhì)問題的多種方法總稱，也稱為鉆井地球物理，或簡稱測井。它主要包括電測井、核測井、聲測井等方法。近幾十年來，地球物理勘探方法得到飛速開展，方法和技術(shù)日臻完善，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，解決的問題日益增多，已成為煤炭地質(zhì)勘探中一個不可缺少的組成局部。在煤炭資源勘探工作中，已由鉆探為主物探為輔，開展為物探為主，鉆探驗證DOC

為輔。使得煤炭資源勘查工作在精度、效率與經(jīng)濟性等各方面都有很大提高。目前地球物理勘探方法更多地應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)階段礦井和采區(qū)設(shè)計優(yōu)化、綜采工作面的合理布置、防止和減少地質(zhì)風(fēng)險、優(yōu)選采煤方法、提高資源回收率、降低萬噸掘進率、生產(chǎn)安全等方面起到了重大作用。主要地質(zhì)任務(wù)為：查明小斷層小褶曲；查清陷落柱、老窯與采空區(qū)的空間分布形態(tài)；解決煤層分叉與合并、煤層厚度變化、火成巖侵入、煤層頂?shù)装逅牡刭|(zhì)條件與力學(xué)性質(zhì)等一系列地質(zhì)問題。地球物理勘探通過觀測由于地下探測對象與周圍介質(zhì)物理性質(zhì)的差異所引起的物理場變化，來研究探測對象的形態(tài)和性質(zhì)。從本質(zhì)上講都是間接方法，都是通過少數(shù)觀測點(地面、空中或井下)得的數(shù)據(jù)去推測探測對象的狀況，又稱為反問題。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。加之每種物探方法一般只能反映地質(zhì)體某個方面的物理性質(zhì)，而且每種物探方法的數(shù)據(jù)觀測采集受到地形、地質(zhì)條件等因素的影響，這些都使得物探多解性更加嚴(yán)重。為了減少物探結(jié)果非唯一性(解性)影響，除了提高觀測精度、資料精細(xì)處理等技術(shù)手段外，更需要綜合采用多種物探方法。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)系進展綜合解釋，能大大縮小單一物探方法的多解性。同時，不同物探方法解決地質(zhì)問題的能力和探測圍也是不同的，這往往需要采用不同物探方法組合應(yīng)用，提高解決某個地質(zhì)問題的能力。因此，對于物探結(jié)果有時還需要采用鉆探、巷探等根底地質(zhì)手段進展驗證和標(biāo)定。1.4.2地勘的本理1.4.2.1震的播征DOC

地震波是在巖層中傳播的彈性波。當(dāng)用炸藥作為震源激發(fā)時，震源附近的巖石受到巨大激發(fā)力的作用產(chǎn)生破裂和塑性形變，而遠(yuǎn)離震源的巖石受到瞬間微小外力的作用可以近似看成完全彈性體。彈性體在外力作用下發(fā)生形變并產(chǎn)生一個對抗形變的彈力。當(dāng)外力取消時，彈力使彈性體恢復(fù)原狀。這個過程使質(zhì)點產(chǎn)生隨時間變化的彈性位移(動)由于質(zhì)點間存在著彈性聯(lián)系，每個質(zhì)點把振動傳遞到周圍質(zhì)點于是激發(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。地震波分為體波和面波體波在彈性介質(zhì)的內(nèi)部傳播波沿著彈性介質(zhì)的某些界面?zhèn)鞑?，見圖。縱波(波)——質(zhì)點振動方向和波傳播方向一樣。橫波(波)—質(zhì)點振動方向和波傳播方向相垂直。質(zhì)點振動在水平平面中的橫波分量稱為水平橫波)質(zhì)點振動在垂直平面中的橫波分量稱為垂直橫波(SV)瑞雷面波(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。圖2-1-23地震波的傳播示意圖—縱波；—水平橫波；c—垂直橫波；—瑞雷面波煤田地震勘探主要采用縱波勘探。地震波在傳播過程中遇到兩種地層分界面時，就會產(chǎn)生反射波。在地面上用儀器把各個地層分界面的反射波到達(dá)時t記錄下來利用地震波傳播速便可以DOC

計算出地層分界面的埋藏深vt/圖是地震勘探示意圖。圖地勘探示意圖1.4.2.2震探地地條決定一個地區(qū)能否開展與如何進展地震勘探工作的客觀條件，統(tǒng)稱為地震地質(zhì)條件，它分為表層條件和深部條件兩局部。表層地震地質(zhì)條件是指地表附近的地質(zhì)和地貌的特點，它主要影響地震勘探的施工效率、激發(fā)與接收條件。深部地震地質(zhì)條件是指地震界面與地質(zhì)界面的對應(yīng)關(guān)系，以與地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜程度。1.4.2.3震據(jù)采1．源用于地震勘探的震源根本上分為兩大類：炸藥震源和非炸藥震源。1〕炸藥震炸藥是一種特殊的化合物或混合物，它能在外界的影(用電雷管起爆)放出氣體和高熱，形成高壓氣團而急劇膨脹，在很短的瞬間將壓縮作用施用于周圍物體，即所謂的沖擊波。在爆炸中心，物體將被粉碎和破壞，形成破壞帶。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。DOC

在陸地地震勘探時，多數(shù)情況下在注滿水的淺井中爆炸激發(fā)地震波，無法鉆井或鉆井困難的地區(qū)多采用坑中爆炸。在水面地震勘探時，采用水中爆炸。井中爆炸是地震勘探中最常用的一種激發(fā)方式，它的主要優(yōu)點有兩條：一是減小面波的強度，根本不產(chǎn)生聲波；二是反射波能量強、頻率高，可以減少藥量。要確保這些優(yōu)點的實現(xiàn)，需要選擇良好的激發(fā)條件。首先要考慮的就是爆炸介質(zhì)的巖性，假設(shè)在松軟的枯燥沙層或淤泥中激發(fā)，地震波頻率很低，且爆炸能量大局部被吸收；假設(shè)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。因此，激發(fā)最好選在潮濕的可塑性巖層，如膠泥、粘土等。其次要考慮的是激發(fā)井深通常選擇在潛水面以下2~3m。為了使能量集中向下傳播與減小聲波干擾，井中要注滿水、泥漿或用土填塞。雖然目前我國在陸上大局部地區(qū)仍主要采用炸藥井中爆炸的激發(fā)方式，但是隨著勘探規(guī)模的擴大和技術(shù)的開展，炸藥震源逐漸暴露出以下問題：(1)鉆井和使用炸藥的費用較大、時間較長，在需要鉆深井才能獲得良好激發(fā)條件的地區(qū)，消耗更大。(2)缺水地區(qū)，地形復(fù)雜的山區(qū)，流沙沼澤等鉆井困難地區(qū)，施工不便。(3)工業(yè)礦區(qū)、人口稠密區(qū)和魚塘不宜使用炸藥。此外，炸藥的運輸、保管和使用中容易發(fā)生危險。為了解決上述問題，出現(xiàn)了非炸藥震源。2〕非炸藥源非炸藥震源有很多種，煤田地震勘探中主要使用可控震源?？煽卣鹪词且环N機械震源，由安裝在汽車上的振動器沖擊地面產(chǎn)生頻率可以控制的波列作為地震震源?？煽卣鹪匆褟脑缙诘男嵨徽鹪撮_展到目前的噸(萬DOC

磅)的大噸位震源，從而大大提高了激發(fā)能，見圖2-1-25。多臺組合同步控制精度達(dá)到微秒級水平，平均相位誤差不到1度，從而提高了組合激發(fā)的效果。圖可震源2.震數(shù)據(jù)集系統(tǒng)地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是由地震檢波器和地震記錄儀器組成。1〕地震檢器地震勘探獲取原始數(shù)據(jù)的方法，是由采用人工激發(fā)方式引起地面振動，由地震檢波器接收此振動，并把機械振動轉(zhuǎn)換為電信號，傳輸?shù)降卣鹩涗泝x器上記錄。地震檢波器是一種機電轉(zhuǎn)換裝置，能把地震波引起的地面微弱的機械振動轉(zhuǎn)換為電流強弱變化的電信號。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一樣。通常按照檢波器的固有頻率進展劃分，固有頻率為Hz的稱低頻檢波器，固有頻率為Hz的稱中頻檢波器，固有頻率為Hz的稱高頻檢波器。2〕地震儀根據(jù)地震勘探的需要，對地震記錄儀器有三點根本要求(1)具有對弱信號的放大性能；(2)具有記錄能量相差懸殊信號的動態(tài)圍；(3)具有適宜的通頻帶。DOC

隨著機械制造業(yè)和計算機技術(shù)的開展，地震儀20紀(jì)50代前最早的光點記錄方式50代的磁帶模擬記錄方式開展到70代的數(shù)字記錄方式從年代的24道地震記錄儀、年代的千道地震記錄儀開展到今天的萬道地震記錄儀，地震記錄儀的每一步開展都推動了地震勘探技術(shù)的進步和開展。為了滿足高精度地震勘探的要求，地震儀器向著超多道、遙測、高位模數(shù)轉(zhuǎn)換(24位到32位)完善的質(zhì)量控制系統(tǒng)方向開展。主要的地震儀器生產(chǎn)廠家有SERCEL等，主要產(chǎn)品包括、SYSTEM2、SYSTEM2000、IMAGE、ARAM24、ARAMARIES、TELSEIS等。1.4.2.4震據(jù)處地震數(shù)據(jù)處理技術(shù)是對野外采集的地震資料進展各種處理，最終利用一次反射信號對地下反射界面進展成像，處理結(jié)果為地震剖面(維)偏移數(shù)據(jù)體(維)利用處理后的成果，可以解釋地下巖層的構(gòu)造形態(tài)和巖性特征。地震數(shù)據(jù)處理包括觀測系統(tǒng)定義、預(yù)處理、能量關(guān)系恢復(fù)校正、疊前去噪、反褶積、靜校正、速度分析、動校正校正、疊加、偏移、疊后修飾等主要步驟。今天的地震數(shù)據(jù)處理一般是以大型地震處理軟件平臺為依托，在高性能的計算機上實現(xiàn)的隨著技術(shù)的不斷開展和進步震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的功能也在不斷完善，使用也越來越方便，同時也變得越來越龐大和復(fù)雜，對處理人員的素質(zhì)要求也越來越高。目前國內(nèi)使用的代表性地震資料處理系統(tǒng)見表2-1-11。表2-1-11地資料處理系統(tǒng)國家和公司法國司美國公美國WesternGeophysical公以色列Geophysical公中國東方地球物理公司

軟件名稱PLUSDOC

1.4.2.5維震探二維地震勘探是一套以數(shù)字方式記錄地震信號，經(jīng)數(shù)字處理獲得地震時間剖面，查明小型煤田構(gòu)造和異常的技術(shù)方法。1．釋內(nèi)容方法構(gòu)造解釋是地震資料解釋最根本的內(nèi)容，以水平疊加時間剖面、偏移時間剖面為主要資料，分析時間剖面上的各種波動特征，確定主要目的層層位，進展波的比照和追蹤；解釋時間剖面上反映出來的各種地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象，確定斷層、褶曲位置；將時間剖面變?yōu)樯疃绕拭?，繪制標(biāo)準(zhǔn)層位構(gòu)造平面圖和其它地質(zhì)構(gòu)造圖件。構(gòu)造解釋主要是運用地震波的運動學(xué)特征來解決巖層的空間分布問題。2.震時間面的解釋地震時間剖面是構(gòu)造解釋的根底資料。通常，一條地震測線可得到X時間剖面(2-1-26)。圖2-1-26中，橫坐標(biāo)為共中心點(，縱坐標(biāo)為雙程旅行時間，以秒(s)為單位時間剖面不同于深度剖面，但能直觀地反映地下構(gòu)造形態(tài)。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，稱為時間剖面的比照。來自同一界面的反射波，雖受界面埋藏深度、巖性、產(chǎn)狀與覆蓋層等因素的影響，但在一定圍內(nèi)具有相對的穩(wěn)定性，使得同一層位反射波在相鄰接收點上反映出類似的特征。反射波的主要特征有三個，即相位一樣、振幅增強和波形相似。利用這些反射波特征，可以確定和連續(xù)追蹤反射標(biāo)準(zhǔn)層，識別各種波的類型，搞清波組之間的關(guān)系，解釋時間剖面所反映的地質(zhì)現(xiàn)象。DOC

圖2-1-26地時間剖面3.決的主地質(zhì)問題二維地震勘探從初期主要解決斷層和煤層賦存情況，在地震地質(zhì)條件較好的地區(qū)，目前可以解決的主要地質(zhì)問題是：(1)查明落差大于等于10m的斷層，提供落差小10m的斷點，平面擺動誤差小于50m；(2)查明幅度大于等于10m的褶曲，主要可采煤層底板深度誤差不大于；(3)查明新生界(四系)度；(4)探明直徑大于30m的陷落柱、無煤帶、煤層分叉合并，為回采工作面布置提供可靠的地質(zhì)資料。1.4.2.6維震探1.維地震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，具有不可克制的缺陷，所以只有三維地震勘探才是最適宜的方法。三維地震勘探是把沿測線觀測的二維地震方法擴展到三維空間。通過面積測量技術(shù)獲得反映地質(zhì)體時空變化的三維數(shù)據(jù)體，見圖

2-1-27。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DOC

2-1-28。

圖三地震數(shù)據(jù)體

圖垂剖面和地震切片垂直剖面分為三種，垂直于構(gòu)造走向的剖面稱為主測線剖面，通常表示為Inline方向；與主測線剖面相垂直的為聯(lián)絡(luò)測線剖面，通常表示為

Crossline方向；實現(xiàn)地震資料與地質(zhì)資料直接比照而連結(jié)局部鉆孔的測線稱為聯(lián)井測線，對應(yīng)的剖面為聯(lián)井剖面。地震切片分為兩種，水平切片是地下不同層位的信息在同一時間內(nèi)的反映，它相當(dāng)于某一等時面的地質(zhì)圖，即同一

X切片里顯示了不同層位的信息；沿層切片把地下同一層位的信息顯示到一切片上。2.決的主地質(zhì)問題目前，煤田三維地震勘探技術(shù)已經(jīng)成為詳細(xì)查明小斷層、小褶曲、陷落柱、采空區(qū)沖刷帶等重要地質(zhì)資料的主要手段但是其整體水平仍處于構(gòu)造解釋階段，尚不能解決煤礦安全生產(chǎn)中的所有地質(zhì)問題。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)查明落差大于等于的斷層，提供落差小于的斷點，平面擺動誤差小于30m；(2)查明幅度大于等于的褶曲，主要可采煤層底板深度誤差不大于1.5%(3)查明新生界(四系)度；DOC

(4)探明直徑大于20m的陷落柱、無煤帶、煤層分叉合并與煤層厚度變化(差小于。3.礦三維震數(shù)據(jù)動態(tài)釋技術(shù)近年來在應(yīng)用煤田三維地震勘探成果的過程中也暴露出許多問題要包括：(1)地震成果的利用率低通常勘探單位僅提供煤層底板等高線圖和固定間距(40m×80m)的地震時間剖面，煤礦無法利用三維地震數(shù)據(jù)體的所有信息。(2)無法實時獲得沿巷道方向的地震剖面三維地震勘探為煤礦采區(qū)的合理布置、主巷道開拓提供了依據(jù)，但是煤礦需要的沿巷道方向(任意方向)地震剖面在勘探階段是無法實時獲得的。(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(biāo)定方法計算平均速度，即利用鉆孔揭露的地質(zhì)層位深度與對應(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。對構(gòu)造等時圖直接進展時深轉(zhuǎn)換即可得到構(gòu)深度造圖。在煤礦勘探階段，鉆孔的數(shù)量不多，故地震資料構(gòu)造解釋精度也不高。然而，在煤礦生產(chǎn)階段可以獲得大量的井巷和回采工作面的地質(zhì)資料，利用它們可以大幅度提高構(gòu)造解釋精度。但是，這些寶貴的地質(zhì)資料均無法利用。(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(無法自動修改煤層底板等高線圖)煤礦三維地震數(shù)據(jù)動態(tài)解釋技術(shù)是指“三維地震信息與煤礦生產(chǎn)過程中所獲得的礦井地質(zhì)信息相互融合〞，服務(wù)于煤礦生產(chǎn)階段，徹底改變了傳統(tǒng)的三維地震DOC

解釋僅服務(wù)于煤礦勘探階段的模式，提高了三維地震成果的利用水平，能夠解決更多的地質(zhì)問題。4.用實例實例1——探明陷落柱2002##礦業(yè)集團謝橋礦東二采區(qū)進展三維地震勘探，在資料解釋時，發(fā)現(xiàn)該區(qū)內(nèi)有兩個地質(zhì)異常體，即號、2號隱伏構(gòu)造體，見圖和圖2-1-30。后經(jīng)地面鉆孔與井下巷道驗證為陷落柱，首次確定了地區(qū)有陷落柱的存在。圖陷柱在地震剖面上的顯示圖

陷落柱的平面位置DOC

實例2——探明新構(gòu)造##業(yè)集團顧北煤礦和顧橋煤礦進展的三維地震勘探中，陸續(xù)在新生界地層中發(fā)現(xiàn)了斷距較大的斷層，這是過去地質(zhì)勘探未曾見到的地質(zhì)現(xiàn)象，如圖2-1-31和圖2-1-32所示。為了進一步探明該地質(zhì)現(xiàn)象，設(shè)計了個地質(zhì)鉆孔，其中補孔見破碎帶，深度為518.9～632.8m，與三維地震勘探資料根本吻合。通過對地質(zhì)資料的分析，發(fā)現(xiàn)新生界地層中的斷層既有正斷層，也有逆斷層，表現(xiàn)為新構(gòu)造運動形跡，同時也表現(xiàn)出老構(gòu)造的繼續(xù)或復(fù)活現(xiàn)象。圖

新生界地層中的正斷層DOC

圖2-1-32新界地層中的逆斷層1.4.3巖地勘1.4.3.1造震探巖地勘中國東部主要礦區(qū)經(jīng)過多年的開采，淺部資源已亮紅燈，迫切需要開采深部的煤炭資源。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(biāo)。影響深部煤層開采地質(zhì)條件的因素很多，如構(gòu)造、水文、瓦斯、煤層頂?shù)装鍡l件等。目前，主要的成熟勘探手段是地震勘探，也僅限于解決構(gòu)造問題。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(xué)性質(zhì)均屬巖性勘探X疇。構(gòu)造地震勘探主要利用地震波的運動學(xué)特征，即利用地震波的旅行時和波速，計算出地層分界面上各點的埋藏深度，從而確定出地層的構(gòu)造形態(tài)。巖性地震勘探除了利用地震波的運動學(xué)特征外，還利用地震波的動力學(xué)特征來研究地層的巖性。DOC

地震屬性技術(shù)和地震反演技術(shù)是巖性地震勘探的重要手段。近年來，隨著三維地震勘探方法的進步與開展，煤礦中也引進了高密度三維地震勘探、三維三分量的地震勘探方法。1.4.3.2震性術(shù)地震屬性的分類沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同的學(xué)者分別提出過不同的屬性分類。結(jié)合煤田地震勘探的特點，可以根據(jù)運動/力學(xué)特征把地震屬性分成八個類別：時間、振幅、頻率、相位、波形、相關(guān)、吸收衰減、速度。地震屬性的類型很多，要根據(jù)解決的地質(zhì)問題來選擇相應(yīng)的地震屬性。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。(1)

提取同相軸屬性同相軸屬性是與某個界面有關(guān)的地震屬性，具體提取方法包括瞬時提取法、單道分時窗提取法和多道分時窗提取法。瞬時提取法即傳統(tǒng)的“三瞬〞參數(shù)，瞬時振幅、瞬時相位和瞬時頻率。單道分時窗提取法是在一個地震道上用“可變時窗〞提取各類屬性參數(shù)，通過解釋出的反射同相軸來定義可變時窗的上界和下界。常用的有時間域?qū)傩詤?shù)、頻率域?qū)傩詤?shù)和分形分維屬性參數(shù)。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)。將所得到地震屬性放到中心道位置上。常用的有品質(zhì)因素和二維分形參數(shù)。(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DOC

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。將固定的三維數(shù)據(jù)體轉(zhuǎn)化為能反映一定地球物理特征的新三維數(shù)據(jù)體。最常見的是相干數(shù)據(jù)體和方差數(shù)據(jù)體。煤層反射波中含有大量地質(zhì)信息，無論是煤層的構(gòu)造、結(jié)構(gòu)或巖性變化都會引起地震屬性的變化。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)的人工識別方法往往是無能為力的。但是，利用地震屬性的變化來區(qū)分構(gòu)造、進展煤層結(jié)構(gòu)和巖性解釋是可行的。地震屬性技術(shù)是煤礦開發(fā)階段的重要手段，可用于識別斷層與其它構(gòu)造、預(yù)測奧陶系灰?guī)r巖溶裂隙發(fā)育帶、解釋煤層變薄沖刷帶、預(yù)測瓦斯富集帶等，應(yīng)用前景十分廣泛。1.解釋小斷層圖##業(yè)集團集煤礦西三采區(qū)13-1煤層的(a)層相干切片與(b)底板等高線圖的比照，可以看出小斷層的相關(guān)屬性非常明顯。(a)(b)圖相沿層切片與底板等高線圖的比照DOC

2.解釋煤層變沖刷帶陽煤集團開元公司于年完成了七、八采區(qū)三維地震勘探工作，對3煤層進展了構(gòu)造解釋。在地震數(shù)據(jù)解釋過程中，主要根據(jù)鉆孔資料在煤層中劃分出個薄煤區(qū)(m)初步認(rèn)定薄煤區(qū)或無煤區(qū)是古河道沖刷造成的，見圖2-1-34。七采區(qū)3806工作面在掘進過程中，回風(fēng)順槽遇到?jīng)_刷帶，與三維地震解釋沖刷位置相差240。圖為本區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)反射波時間剖面。圖2-1-36為煤層變薄沖刷缺失的地震剖面，與正常地震剖面比擬后可以發(fā)現(xiàn)，對應(yīng)煤層的T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。針對T波的這些變化，提取3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2-1-37、圖和圖。分析后可以看出，3煤層的變薄沖刷缺失在地震屬性上有明顯反響，綜合利用正常區(qū)域和變薄區(qū)域的地震屬性差異，可以得到七、八采區(qū)煤層的變薄沖刷缺失X圍，見圖2-1-40。從圖中可以清楚地看到，薄煤區(qū)或無煤區(qū)根本是東西向展布的，具有河道沖刷的典型特征。缺失圖3煤層變薄沖刷缺失的分布圍DOC

圖標(biāo)地震剖面圖3煤層變薄沖刷缺失的地震剖面圖2-1-37沿3煤的振幅切片DOC

圖2-1-38沿3煤的相位切片圖2-1-39沿3煤的相干切片煤缺失圖3煤層變薄沖刷缺失區(qū)1.4.3.3震演術(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)鉆孔測井?dāng)?shù)據(jù)縱向分辨率很高的有利條件，對井旁地震資料進展約束反演，并在此根底上對孔間地震DOC

資料進展反演，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測井資料與連續(xù)觀測的地震資料聯(lián)系起來，實行優(yōu)勢互補，大大提高三維地震資料的縱、橫向分辨率和對地下地質(zhì)情況的勘探研究程度，在煤礦深部安全開采中發(fā)揮重要作用。煤田地震反演工作起步較晚，處在疊后地震反演的研究和初步應(yīng)用階段。近年來震反演技術(shù)應(yīng)用于多家礦其關(guān)注的重點是煤礦安全開采的有關(guān)地質(zhì)問題，獲得了豐富的地質(zhì)成果，主要包括：(1)提高弱反射煤層的可檢測性(2)利用反演剖面提供的巖性信息來劃分地層研究煤層頂板的穩(wěn)定性(3)確定奧陶系灰?guī)r頂部巖層中的含隔水性，查明含、隔水層的空間分布和厚度分布；(4)圈定火成巖侵入煤層的X圍(5)預(yù)測煤層厚度；(6)測煤層瓦斯富集帶。1.確定奧陶系巖頂部含、水層的間分布和厚分布傳統(tǒng)煤田地質(zhì)學(xué)認(rèn)為，奧陶系灰?guī)r巖溶地下水水壓高，易對下組煤頂、底含水層產(chǎn)生垂向頂托或側(cè)向補給，且補給水源充足，對采煤威脅最大。因此，長期以來下組煤層是開采禁區(qū)。在##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)查明局部水文地質(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。研究成果突破了傳統(tǒng)煤田地質(zhì)學(xué)理論，說明奧陶系灰?guī)r不完全是一個含水層，其頂部就有隔水層存在，可以為建立礦井突水的水量預(yù)測模型提供根底資料。在常規(guī)地震剖面上，無法對奧陶系內(nèi)部進展分層，原因是信噪比低和反射系數(shù)小(對煤層而言)但是利用地震反演剖面，借助相對波阻抗值的差異，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。是水—群聯(lián)井反演地震剖面，從中可以看出奧陶系頂界面、隔水層和含水層的分層位置。圖DOC

是隔水層底界面的沿層波阻抗切片；圖2-1-43是含水層底界面的沿層波阻抗切片。沿層波阻抗切片能夠提供整個研究區(qū)域內(nèi)的含、隔水層巖性信息，隔水層的平均波阻抗明顯高于含水層的平均波阻抗，利用該信息能夠比擬準(zhǔn)確地確定奧陶系灰?guī)r中的含、隔水層的空間分布。16煤奧陶系頂界面隔水層底界面含水層底界面圖聯(lián)反演地震剖面圖2-1-42隔水層底界面沿層波阻抗切片DOC

圖2-1-43含水層底界面沿層波阻抗切片奧陶系頂部隔水層時間間隔為ms換算為厚度m奧陶系頂部含水層時間間隔為5ms，換算為厚10m；二者之間的過渡帶厚度是變化的。圖2-1-44是含、隔水層間隔圖，單位為。圖2-1-45是煤、奧陶系頂界面、隔水層底界面和含水層底界面的立體顯示。利用上述信息，可以確定奧陶系頂部的含、隔水層的空間分布和厚度分布。120011801160114011201100108010601040

10201000556596圖含隔水層間隔圖DOC

16煤奧陶系頂界面隔水層底界面含水層底界面圖2-1-45多個界面的立體顯示2.預(yù)測煤層厚分布彬長煤田大佛寺井田含4層層可采度變X圍，平均12.37m，屬特厚煤層。在常規(guī)地震剖面上4煤層對應(yīng)的波振幅主要是由煤層頂、底板的反射系數(shù)決定的，無法區(qū)分煤層厚度的變化。而反演地震剖面反映了地層的波阻抗變化，煤層在含煤地層中特征明顯，其波阻抗值很低，與圍巖存在巨大的阻抗值差異，因此能夠比擬準(zhǔn)確地分辨出煤層厚度的變化。圖為D18井與D19井的聯(lián)井反演地震剖面，可以清楚地看出煤層厚度與波阻抗的變化關(guān)系。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、底板的分界限并進展全區(qū)插值，并根據(jù)導(dǎo)出的頂?shù)装宓姆纸缦耷蟪鋈珔^(qū)地震波在煤層中的旅行時；DOC

煤圖聯(lián)反演地震剖面(2)根據(jù)區(qū)域地質(zhì)規(guī)律與速度測井資料，確定4煤層中地震波傳播速度并進展全區(qū)插值；(3)利用時間深度轉(zhuǎn)換公vt/計算出煤層厚度。表2-1-12為本區(qū)9個鉆孔處4煤層的預(yù)測厚度與實際揭露厚度比照結(jié)果。通過表7可以看出4層預(yù)測的厚度與實際厚度根本吻合，根據(jù)該方法預(yù)測了全區(qū)煤層厚度，預(yù)測結(jié)果見圖2-1-47。表2-1-12煤層實際厚度與預(yù)測厚度照表孔號

實際揭露厚(10.0413.4217.0417.4813.0817.6717.64

預(yù)測厚度(10.1217.3611.9617.7117.2512.4217.2517.48

絕對誤差(m)DOC

圖煤厚預(yù)測結(jié)果1.4.3.4層地勘現(xiàn)行的煤田地震勘探技術(shù)主要是利用反射波的運動學(xué)特征來解決構(gòu)造問題，而煤層氣地震勘探屬于巖性地震勘探的疇。在影響煤層氣富集的5個主要地質(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的斷層與其它構(gòu)造分布、煤層埋藏深度、煤層厚度。但是，不能對構(gòu)造煤的分布和煤層頂?shù)装宓耐笟庑宰龀鲈u價。煤層氣作為氣體，如果要在煤層中儲存和運移，那么煤層與其頂?shù)装逯芯捅仨氁邢嗷ヂ?lián)通的裂隙裂縫。總之，裂隙裂縫的存在是煤層氣存在的必要條件，也是搞清構(gòu)造煤發(fā)育區(qū)、煤層氣富集帶的關(guān)鍵。因此，對于煤礦開采而言，研究煤層與其頂?shù)装辶严读芽p的分布和連通情況極其重要。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。于是，煤層氣地震勘探的核心是查明構(gòu)造煤的分布、煤層頂?shù)装逯辛严读芽p的發(fā)育方向和密度(巖的透氣性)根據(jù)國內(nèi)外油氣勘探的成功經(jīng)驗并結(jié)合煤層氣地震勘探的特點，中國礦業(yè)大DOC

學(xué)提出利用“兩個理論、三項技術(shù)〞來指導(dǎo)煤層氣地震勘探。兩個理論是指雙相介質(zhì)理論和各向異性介質(zhì)理論，三項技術(shù)是指波方位屬性技術(shù)、波方位技術(shù)和彈性波阻抗反演技術(shù)。下面給出利用P波方位屬性技術(shù)預(yù)測裂隙發(fā)育帶(斯富集帶)應(yīng)用實例##礦業(yè)集團X集煤礦是超級瓦斯礦井，對西三采區(qū)煤層提取了波峰相位時間、時域平均能量、峰值頻率和平均頻率相位四種屬性，并分別計算出裂隙的發(fā)育方向和密度。圖2-1-48(a)為利用波峰相位時間屬性識別裂隙帶，圖2-1-48(b)為利用時域平均能量屬性識別裂隙帶，圖2-1-48(c)為利用峰值頻率屬性識別裂隙帶，圖2-1-48(d)為利用平均頻率相位屬性識別裂隙帶。2-1-48，直線方向表示裂隙的方向，直線長度表示裂隙的密度。綜合各種地震屬性預(yù)測結(jié)果得到最終的預(yù)測成果圖圖2-1-49圖的預(yù)測成果與圖的地震解釋成果比擬后，發(fā)現(xiàn)兩者之間非常吻合，這就驗證了利用地震屬性預(yù)測裂隙發(fā)育帶的正確性。結(jié)果還說明，利用平均頻率相位屬性識別裂隙發(fā)育帶的效果最為明顯，利用峰值頻率的效果次之，而利用波峰相位時間和時域平均能量的效果最弱。(a)波相位時間

(b)時平均能量DOC

(c)峰頻率

(d)平頻率相位圖2-1-48利用地震P波性識別裂隙發(fā)育帶圖最預(yù)測成果圖1.4.4法探理方1.4.4.1述

圖2-1-50地解成果圖電法勘探是根據(jù)地殼中各類巖石或礦體的電磁學(xué)性質(zhì)〔如導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性、介電性〕和電化學(xué)特性的差異，通過對人工〔或天然〕電磁場〔或電化學(xué)場〕的空間分布規(guī)律與時間特性的觀測和研究，來勘查地質(zhì)構(gòu)造和尋找有用礦產(chǎn)的一類物探方法。電法勘探方法較多，按電磁場的時間特性可分為直流電法〔又稱電阻率法、時間域電法流電法〔頻率域電法渡過程法〔脈沖瞬變場法直流電法是以地殼中不同巖、礦石的電阻率差異為物質(zhì)根底，通過觀測、研究人工建立的穩(wěn)定電流場在地下巖、礦石中的分布和變化規(guī)律以達(dá)到找礦、研究地質(zhì)構(gòu)造和尋找地下水的一種電法勘探的分支方法。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，觀測和研究人工或天然形成的電磁場的分布規(guī)律〔頻率特性和時間特性進而解決有關(guān)的各類地質(zhì)問題。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〔等。1.4.5.2煤層主電特DOC

地下巖層導(dǎo)電性的差異是電法勘探的前提，研究巖石的導(dǎo)電性有利于理解電法勘探的原理。巖石是不同礦物的集合體，并且常常含有一定的孔隙水，因此，巖石的電阻率必然和它的礦物成分、含水性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造與其相互作用等有關(guān)。不同巖石的電阻率變化X圍很大，常溫下可從10-8

·m變化到·m。含煤地層主要由砂—泥質(zhì)巖石和碳酸鹽巖石組成，它們的電性特征分別討論如下：〕砂—泥質(zhì)巖石。砂—泥質(zhì)巖石包括碎屑巖類和粘土巖類。碎屑巖由碎屑顆粒、膠結(jié)物、泥質(zhì)與含水孔隙組成，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)那么。一般，碎屑巖的電阻率隨其粒度的減小、分選性變好、泥質(zhì)含量增高、膠結(jié)程度變差和孔隙中水含鹽量的增大而降低。砂巖電阻率在～n

分選性差顆粒粗膠結(jié)程度高的致密砂巖電阻率高；反之，分選性好、顆粒細(xì)、膠結(jié)程度低的疏松砂巖電阻率相對較低。膠結(jié)物不同，砂巖電阻率也不同，鈣質(zhì)、硅質(zhì)膠結(jié)的砂巖電阻率一般比泥質(zhì)、粘土質(zhì)膠結(jié)的砂巖電阻率高礫巖由于顆粒粗分選性差故常具有比砂巖高的電阻率。粘土、頁巖、泥巖等粘土類巖石以泥質(zhì)顆粒的離子導(dǎo)電方式為主，因為泥質(zhì)顆粒外表的電荷量根本一樣，所以粘土、泥巖、頁巖等的導(dǎo)電性比擬穩(wěn)定，它們的電阻率一般在1。其中，頁巖比粘土和泥巖更致密，故其電阻率稍高當(dāng)砂巖或礫巖含有泥質(zhì)時由于增添了泥質(zhì)的附加導(dǎo)電性其電阻率也會降低。砂—泥質(zhì)巖石電阻率由小到大的順序是：泥巖或粘土＜頁巖＜細(xì)砂巖或粉砂巖＜中砂巖＜粗砂巖＜礫巖。〕碳酸鹽巖石。碳酸鹽巖石主要以純化學(xué)方式沉淀生成。這類巖石的顆粒極細(xì)，粒間幾乎沒有孔隙，故其電阻率通常很高，可達(dá)5

～10

當(dāng)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。此外，如果碳酸鹽巖石含有泥質(zhì)，它的電阻率也會有所下降?！?〕煤的電阻率與煤化程度、煤巖成分、礦物雜質(zhì)含量以與水分等因素有關(guān)。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其電阻率較低，一般僅為n～

隨著煤化程度的加深，褐煤中水分和溶于水的腐植酸離子含量將顯著減少，因而褐煤的離子導(dǎo)電性減弱，其電阻率明顯增高。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，過渡至無煙煤，電阻率急劇下降。煙煤電阻率的變化圍為

～n

。無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下。表2-1-18常見巖石電阻率〔單位〕分類沉積巖變質(zhì)巖火成巖

巖石名稱粘土泥頁巖長石砂巖砂巖石灰?guī)r角巖片麻巖石英巖花崗巖玄武巖橄欖巖石英閃長巖

天然巖石0.5～301.0×106.8×103.5×102.1×106.1×106.8×104.7×101.6×102.3×103.0×102.0×10

枯燥巖石3×10DOC

綜上所述，電阻率是表征巖石和煤性質(zhì)的重要物理參數(shù)，巖石和煤的電阻率不同程度地依賴于它們的成分、結(jié)構(gòu)、所含水分等因素，隨著影響因素的改變而在較大X圍內(nèi)變化。因此，在一定的地質(zhì)、物性條件下，可以通過測定巖石或煤的電阻率來解決煤礦生產(chǎn)中遇到的許多地質(zhì)問題。1.4.5.3阻法本論方1．個異性電流源的電在地表相距為2L的點電流源A和分別II向地下介質(zhì)供電介質(zhì)中任意點的電位和電場強度可用一個點電流源的電場按疊加原理求出。介質(zhì)中等位面和電流線的分布如圖2-1-52所示，可知電極附近電場強度的絕對值大、電位變化明，而在A中間約1/3~1/2段處，電場和電位均變化緩慢，可近似為均勻場。U

642

302010

-10

0.5

1

1.5-2-4

U

-10-20-6

-30A(+I)M

O

N

1-電位曲線2-場強曲線3-電流線4-等位面圖2-1-52兩個導(dǎo)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。介質(zhì)中的電流分布越深，勘探深度也就越大，對深層不均勻體的反映也越明顯。根據(jù)以上討論可以得出以下結(jié)論：〔1〕在地表由A、B電時，大局部電流集中于AB附近。當(dāng)B確定后，在地表觀測電場只能反映一定深度圍內(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。如hAB2作為勘探深度，顯然，要清楚地反映深度為的異常體，供電電極距A必須大于；〔3〕在A連線之間，以中點的電流分布最深，電場最均勻，勘探深度最大。因此，在中點觀測最正確，以便達(dá)到最大的勘探深度。2．電阻率概念與其定分析方在測定均勻大地的電阻率時，通常采用四極裝置形式，即兩個供電電A，DOC

BB兩個測量電極、N。當(dāng)通過供電電極A、B向地下發(fā)送電流時，就在地下電阻率的均勻半空間建立穩(wěn)定的電場在處觀測電位大小由公式即可計算電阻率的大小。MNI

〔1-4-1〕式中K

11AM

〔1-4-2〕公式(1-4-1)即為在均勻大地地表采用任意電極裝〔或電極排列測量電阻率的根本公式。其中為電極裝置系數(shù)〔或電極排列系數(shù)一個只與電極的空間位置有關(guān)的物理量。在電阻率法中，把寬和高等B/2、長為B的長方體〔圖-1-53〕定為理想勘探體積。在這個勘探體圍內(nèi)集中了電流的大局部，而在其外電流很少。顯然，只有在該體積內(nèi)，且與圍巖有明顯電性差異的地質(zhì)體對正常場的擾動才會被觀測到。EM

ρ

2A

A

/

1ρ2ρ3圖2-1-53勘探體積示意圖圖圖2-1-54非均勻大地視電阻率測量示意圖在非均勻大地外表布極，供電電流在地下分布圍內(nèi)涉與到不同電阻率的介質(zhì)，如圖2-1-54所示，在勘探體積所涉與圍內(nèi)，包含了電阻率和幾種巖層，因而由公式1-4-1〕計算出的數(shù)值和合作用的結(jié)果，而不是某單層的電阻率值。這個綜合影響值是在電場分布圍內(nèi)各種巖石電阻率綜合影響的結(jié)果。我們稱其為視電阻率，并用

表示。s

KI

〔1-4-3〕視電阻率與真電阻率在概念上有著本質(zhì)的不同，決定視電阻率大小的因素有：電性不均勻體的分布狀態(tài)〔形狀大小、深淺與產(chǎn)狀等；供電電極和測量電極間的相互位置；工作裝置和地質(zhì)體的相對位置等。由此可知，視電阻率不僅與地質(zhì)體的電阻率與其分布狀態(tài)有關(guān)且還與電極排列形式與位置有關(guān)所以在不同情況下，視電阻率有時接近一種巖石真電阻率，有時又接近另一種巖石的真電阻率。因而，按一定方式觀測視電阻率的變化規(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)。3．阻率法法分類與應(yīng)X圍根據(jù)電場性質(zhì)、觀測裝置形式與觀測方式，電阻率法分為多種方法。常用方法的特點與其在煤礦地質(zhì)勘查中的應(yīng)用圍見表2-1-19。DOC

場的性質(zhì)

表2-1-19電阻率法分與應(yīng)用圍主要應(yīng)用圍電阻率法

電剖面法電測深法

追索斷層破碎帶、調(diào)查巖溶發(fā)育帶、探查地質(zhì)構(gòu)造基巖埋深、探測含水層厚度與埋深、探查地質(zhì)構(gòu)造人工場天然場

充電法直流激發(fā)極化法自然電場法

確定良導(dǎo)體的形態(tài)、巖溶發(fā)育與其影圍探測地下孔隙、裂隙水分圍探測地下水運動規(guī)律1.4.5.3向測法1．向電測法原理電測深法是在同一測點上逐次增大供電電極距B，使勘探深度由小逐漸加深，于是可觀測到測點處沿深度方向上由淺至深的視電阻率變化規(guī)律。通過對反映地電斷面變化的電測深曲線的分析，可以了解深度方向上地電斷面的特征。s在電測深法中，最常采用的對稱四極裝置如圖所示，圖中AB為供電電極、為測量電極，它們對稱于觀測布置。工作時，供電極從最小電極距AB變化至最大電極距，每改變一次電極距相應(yīng)觀測一次和nMNI，按照1-4-3〕式計算出視電。根據(jù)每個極距的觀測結(jié)果，可繪制出AB以/為橫坐標(biāo)，縱坐〔采用雙對數(shù)坐標(biāo)系的電測曲〔1-4-33bs下面以兩個水平電性層的地電斷面為例，來說明電測深法的物理實質(zhì)。首先設(shè)厚度h阻率為的第一電性層之下為電阻率基底巖層22層相對于層的厚度視為無限大。A

n

A

2

AMONB11

B

2

Bn

1ρh1ρ2

1

2AB/2

3〔a〕

(b)圖2-1-55直流測深法工作原理圖當(dāng)用較小的供電電極距〔B/〕測量時，根據(jù)勘探體積概念，認(rèn)為該11DOC

裝置是處于均勻介質(zhì)中，下部高阻基底巖層埋藏較深，此時電流不受高阻層的影響，此時jj；。據(jù)視電阻率微分形式表達(dá)式可得0MN當(dāng)增大供電電極距2時流向下透深度開始增加勘探深度加深

2高阻層開始影響電場的分布于

2

高阻對電流的排斥作用j

增大j

j，0那么

>s

1

隨著AB/的繼續(xù)增大，

2

介質(zhì)的影響愈加明顯，也愈來愈s

s曲線2段當(dāng)AB/相應(yīng)的勘探體積內(nèi)主要為第二層介質(zhì)充滿而第一層介質(zhì)在1整個勘探體積中僅占很小比例所以

2

介質(zhì)在影響場的分布問題上起主導(dǎo)作用可以證明，此時得到的視電阻率值趨于第二層真電阻率，即

→s

2

〔曲線段s值隨AB/變化的關(guān)系曲線稱電測深曲線線的變化規(guī)律反映了垂直深ss度方向上斷面的電性變化利用

線可確定各電性層的厚度和電阻率值當(dāng)?shù)仉妔斷面類型不同時，

s

曲線形狀也不一樣。2.電剖法電剖面法是用以研究地電斷面橫向電性變化的一類方法。一般采用固定的電極距并使整個電極裝置沿著測線平移，這樣便可觀測到在一定深度X圍內(nèi)視電阻率沿著剖面的橫向變化。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、追索斷層與構(gòu)造破碎帶等。ρXAMONBAMONBρ

ρ

ρ

ρ(a)

(b)實際流線

均勻質(zhì)時流線圖2-1-56地下低阻和高阻異常體對電流的吸引和排斥作用DOC

'''電剖面法的主要裝置形式有：對稱聯(lián)合剖面法、四極剖面法、偶極剖面法和中間梯度法等，水文物探中常用的方法與參數(shù)見表-1-20。表2-1-20

常用電剖面法裝置形式與參數(shù)方法名稱聯(lián)合剖面法

裝置圖示與K值計算公C∞GAMoNBKMN

電極距選擇AOOB2211～）310

說明為土厚度；極于無窮遠(yuǎn)；等點距或2倍點距。對稱剖面法

對稱四極法復(fù)合對稱四極

BKMNGAAMONBBK，K計公式同上

22B'2

～）

時稱為溫納爾裝置；AB＞MN時為施侖貝爾裝置。A′B小極距反映淺部情況；AB大極距反映深部情況。法由于對稱四極剖面裝置不需要無窮遠(yuǎn)極、野外工作輕便、效率高。在水文與工程地質(zhì)調(diào)查中多用于普查、探測基巖的起伏、構(gòu)造破碎帶與高阻巖脈等。在適宜的條件下還可以圈定巖溶的分布圍與追索古河道等。3.高密電阻率法高密度電阻率法的根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。經(jīng)過十多年的開展，高密度電阻率法的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和資料處理解釋系統(tǒng)日臻成熟，在實際應(yīng)用中取得了令人滿意的地質(zhì)效果。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，DOC

它具有一次布極即可進展多裝置數(shù)據(jù)采集以與通過求取比值參數(shù)而能突出異常信息的特點，也可以認(rèn)為是斷面測量。1〕高密度阻率法觀測系統(tǒng)高密度電阻率法是為滿足淺部精細(xì)勘查的實際需要而研制的一種電法勘探系統(tǒng)?，F(xiàn)場測量時只需將電極設(shè)置在一定間隔的測點上，測點密度遠(yuǎn)較常規(guī)電阻率法大，一般從1m。然后用多芯電纜將其連接到程控式多路電極轉(zhuǎn)換開關(guān)上，電極轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種由單片機控制的電極自動換接裝置，它可以根據(jù)需要自動進展電極裝置形式、極距與測點的轉(zhuǎn)換。測量信號用電極轉(zhuǎn)換開關(guān)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。將數(shù)據(jù)回放并送入微機便可用專門程序軟件對原始資料進展處理。施工過程為：首先以固定點距x沿測線布置一系列電極(極數(shù)量與測量儀器系統(tǒng)有關(guān))相鄰電極間距x，取裝置電極距

n(n2,3.....)

，將相距為的一組電極(根電極)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觀測(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(向前移動一個點距x)以同樣方法進展該點觀測，直到電極距為的整條剖面觀測完為止。之后，再選取電極a2x，…，an

不同極距的裝置，重復(fù)以上觀測。n稱為隔離系數(shù)。測站3

N測站2

測站1

x

x

x

n=1n=2n=3n=4

1234圖2-1-58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點總數(shù)是固定的，因此，極距擴大時，反映不同勘探深度的測點數(shù)將依次減少。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或倒梯形維斷面的電性分布。2〕高密度阻率法特點相對于常規(guī)電測深和電剖面法，高密度電阻率法有以下特點：〕由于電極布設(shè)是一次完成的，這不僅減少了因電極設(shè)置而引起的故障和干擾，而且為野外數(shù)據(jù)的快速和自動測量奠定了根底?！衬苡行У倪M展多種電極排列方式的掃描測量，因而可以獲得較豐富的關(guān)于地電斷面結(jié)構(gòu)特征的地質(zhì)信息。〕野外數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)了自動化或半自動化，不僅數(shù)據(jù)采集速度快，而且防止了由于手工操作所出現(xiàn)的錯誤?！晨梢詫Y料進展預(yù)處理并顯示剖面曲線形態(tài)，脫機處理后還可自動繪制DOC

和打印各種成果圖件?！撑c傳統(tǒng)的電阻率法相比，高密度電阻率法本錢低、效率高，信息豐富，解釋方便，勘探能力顯著提高。〕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?！掣呙芏入娮杪史ㄖ饕糜诳碧綔\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。4．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。該方法主要研究對象是相對圍巖為良導(dǎo)體或?qū)щ娦暂^好的地質(zhì)體，目標(biāo)是查明充電體的空間分布形態(tài)、產(chǎn)狀、延伸等地質(zhì)問題。1〕充電法根本原理充電法是在被勘探的礦體〔或其它良導(dǎo)電體〕的天然〔或人工〕露頭接上供電電極〔A一供電電(置于遠(yuǎn)離充電體的地方，并進展充電〔用直流電源，也可用交流電源電時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，該電場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)。在地面、鉆井或坑道中對其電場的空間分布進展觀測和研究，以了解礦體或其它良導(dǎo)體的賦存情況，獲得所需要的地質(zhì)資料。充電法適用于普查良導(dǎo)電地質(zhì)體，主要用于金屬礦床的勘探階段和水文地質(zhì)調(diào)查工作中。由于充水巖溶與其周圍灰?guī)r相比可近似為導(dǎo)體，所以充電法也常用于對有露口巖溶、廢棄充水巷道等的分布走向進展探測。當(dāng)對具有天然或人工露頭的良導(dǎo)地質(zhì)體進展充電時，實際上整個地質(zhì)體就相當(dāng)于一個大電極，假設(shè)良導(dǎo)體地質(zhì)體的電阻率遠(yuǎn)小于圍巖電阻率時，我們便可以近似地把它看成是理想導(dǎo)體。理想導(dǎo)體充電后，在導(dǎo)體內(nèi)部并不產(chǎn)生電壓降，導(dǎo)體的外表實際上就是一個等位面，電流垂直于導(dǎo)體外表流出后便形成了圍巖中的充電電場。顯然，當(dāng)不考慮地面對電場分布的影響時，那么離導(dǎo)體越近，等位面的形狀與導(dǎo)體外表的形狀越相似；在距導(dǎo)體較遠(yuǎn)的地方，等位面的形狀便逐漸趨于球形?？梢?，理想充電電場的空間分布將主要取決于導(dǎo)體的形狀、大小、產(chǎn)狀與埋深，與充電點的位置是無關(guān)的。AB(∞)

-

地面ρ0

A圖-1-59充法原理圖DOC

當(dāng)?shù)刭|(zhì)體不能被視為理想導(dǎo)體〔即不等位體〕時，充電電場的空間分布將隨充電點位置的不同而有較大的變化。所以，充電法也是利用地質(zhì)對象與圍巖間導(dǎo)電性的差異為根底〔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。2〕充電法應(yīng)用條件充電法在滿足以下物性條件下，可獲得最正確探測效果，即目標(biāo)體具有良好的導(dǎo)電性，最好其電阻率比圍巖小倍以上；目標(biāo)體埋藏較淺，沿走向有適當(dāng)?shù)拈L度〔為礦體頂部埋深的三倍以上目標(biāo)體和圍巖電阻率較穩(wěn)定，無復(fù)雜變化；地形起伏和表土不均勻影響較小，工業(yè)用電干擾?。唤拥貤l件較好，極化穩(wěn)定。3〕充電法水文地質(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。此外，利用充電法還可探測巖溶的分布圍、老窯采空區(qū)的位置圍，以與確定低阻煤層的延伸情況等。5.激發(fā)化法激發(fā)極化法〔簡稱激電法〕是通過研究地下電化學(xué)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(yīng)之間的差異為物質(zhì)根底，通過觀測和研究大地激電效應(yīng)，以探明地下地質(zhì)情況的一種電法勘探方法。巖石的激發(fā)極化效應(yīng)與巖石電子導(dǎo)電礦物含量、粘土含量、含水性、孔隙水的礦化度等因素有關(guān)。大量實驗和應(yīng)用實例說明，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、濕度與溶液礦化度等因素有關(guān)。在沒有電子導(dǎo)體干擾的情況下，一般在含水層上的二次場相對非含水層要強，衰減速度也慢，且顆粒度越大、富水性越強，二次場衰減速度那么越饅。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。特別是激電測深法對水的反映直觀，受地形影響小。理論說明，假假設(shè)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s為一條直線，與巖性、電阻率、地形無關(guān)。因此，在##、##等省的丘陵地區(qū)找水工作中得到廣泛應(yīng)用。時間域激電法的缺點是對大地噪聲業(yè)游散電流極化不穩(wěn)等抗干擾能力差。由于二次場值較小要提高信噪比要求大電流供電由此引起裝備笨重效率低、本錢高。為了克制此缺點，開展了頻率域激電法。特別是中南工業(yè)大學(xué)的開展了雙頻道激電法，提出了偽隨機信號復(fù)電阻率法，隨后又開展了偽隨機三頻電磁法。對這些方法既進展了理論研究，研制了相應(yīng)儀器，在金屬勘查方面進展了成功的應(yīng)用和推廣，但在找水工作中也有應(yīng)用。1.4.5.4變磁深瞬變電磁法TransientElectromagneticMethod，簡是利用不接地回線或電極向地下發(fā)送脈沖式一次電磁場，用線圈或接地電極觀測由該脈沖電磁場感應(yīng)的地下渦流產(chǎn)生的二次電磁場的空間和時間分布，來解決有關(guān)地質(zhì)問題的時間域電磁法。DOC

1.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。下面以均勻大地的瞬變電磁響應(yīng)為例，來討論回線形式磁偶源激發(fā)的瞬變電磁場，從而闡述瞬變電磁法測深的根本理論。在導(dǎo)電率為σ、導(dǎo)磁率為μ的均勻各向同性大地外表敷設(shè)面積為S的形發(fā)射回線在回線中供以恒定電流I，在電流斷開之前〔0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2-1-63所示。t<0T

xxz圖2-1-63矩框磁力線在t時刻，將電流突然斷開，由該電流產(chǎn)生的磁場也立即消失。一次磁場的這一劇烈變化通過空氣和地下導(dǎo)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(yīng)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。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)生的磁場也隨之迅速衰減，這種迅速衰減的磁場又在其周圍的地下介質(zhì)中感應(yīng)出新的強度更弱的渦流。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。伴隨這一過程存在的電磁場即為大地瞬變電磁場。由于電磁場在空氣中傳播的速度比在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播的速度大得多。當(dāng)一次電流斷開時，一次磁場的劇烈變化首先傳播到發(fā)射回線周圍地表各點，因此，最初激DOC

發(fā)的感應(yīng)電流局限于地表。地表各處感應(yīng)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(yīng)電流最強。隨著時間的推移，地下的感應(yīng)電流便逐漸向下向外擴散其強度逐漸減分布趨于均勻國地球物理學(xué)家對發(fā)射電流關(guān)斷后不同時刻地下感應(yīng)電流場的分布進展了研究，研究結(jié)果說明，感應(yīng)電流呈環(huán)帶分布渦流場極大值首先位于緊挨發(fā)射回線的地表下著時間推移，該極大值沿著與地表成30°傾角的錐形斜面向下、向外移動、強度逐漸減弱。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。在發(fā)射電流剛關(guān)斷時，該環(huán)狀線電流緊接發(fā)射回線，與發(fā)射回線具有一樣的形狀。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)〔見圖圖中可以看到等效流環(huán)很象從發(fā)射回線“吹〞出來的一系“煙圈〞因此人們將地下渦旋電流向下向外擴散的過程形象地稱“煙圈效應(yīng)〞。發(fā)射回線T

均勻半空間"圈"圖-1-64瞬變電磁場煙圈地下感應(yīng)渦流向下、向外擴散的速度與大地導(dǎo)電率有關(guān)。導(dǎo)電性越好，擴散速度越慢，這意味著在導(dǎo)電性較好的大地上，能在更長的延時后觀測到大地瞬變電磁場。從“煙圈效應(yīng)〞的觀點看，早期瞬變電磁場是由近地表的感應(yīng)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(yīng)電流產(chǎn)生的，反映深部的電性分布。因此，觀測和研究大地瞬變電磁場隨時間的變化規(guī)律，可以探測大地電位的垂向變化。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。當(dāng)?shù)叵聻榫鶆蚪橘|(zhì)時，地面發(fā)送線圈中的電流被切斷后，感應(yīng)電流隨時間向地下擴散，電流被關(guān)斷后某一時刻地下最大渦流所在深度由下式計算DOC

當(dāng)?shù)叵陆橘|(zhì)的平均電阻率為

2th(1-4-7)，測量時間取0ms，探測深度即達(dá)218米。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。同時，由于回線在一定圍內(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。2.變電磁深的裝置形1〕重疊回裝置與中心回線裝置如圖2-1-65所示，重疊回線裝置是發(fā)送回線與接收回線相重合敷設(shè)，但由于有互感現(xiàn)象，故在野外施工時將兩者分1的距離。方法的供電和測量在時間上是互相分開的，因此發(fā)送回線x與接收回線x可以共用一個回線，稱之為共圈回線重疊回線裝置是頻率域方法無法實現(xiàn)的裝置與地質(zhì)探測對象有最正確耦合，重疊回線裝置響應(yīng)曲線形態(tài)簡單，具有較高的接收電平、較好的穿透深度與異常便于分析解釋等特點。L

LL

Rx

L

Rx圖2-1-65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〕放置于邊長為的發(fā)送回線中心觀測的裝置，常用于探1km以內(nèi)的中、淺層測深工作。中心回線裝置和重疊回線裝置都屬于同點裝置。因此，它具有和重疊回線裝置相似的特點，但由于其線框邊長較小，縱橫向分辨率高，受外部干擾較小，對施工環(huán)境要求較低，適應(yīng)面較寬。2〕磁偶源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(dǎo)體與觀測多個分量，對礦體有較好的分辨能力。由于收、發(fā)線圈別離，消除了兩互感作用。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。另外，偶極裝置所觀測到的時間特性曲線復(fù)雜，給解釋帶來一定的困難。rL

Tx

L

Rx圖2-1-66瞬變電磁法偶極裝置3〕大定源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(dá)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1/3面積圍內(nèi)逐點測量〔見圖2-1-67般采用發(fā)電機作為大功率電源，供電電流均達(dá)以上，這種場源具有發(fā)射磁矩大、磁場均勻與隨距離衰減慢等特點，適合于深部水文勘查。鋪好回線后，可采用多臺接收機同時工作，因此工作效率高，本錢低。DOC

**TR圖2-1-67大定源回線裝置1.4.5.4控音大電測法可控源音頻大地電磁是2紀(jì)70～80年代在大地電磁音頻大地電磁法(的根底上開展起來的可控源頻率測深方法，它具有探深度大、橫向分辨能力較強、觀測效率高、兼有測深和剖面研究雙重特點，是研究深部地質(zhì)構(gòu)造、尋找隱伏礦和地下水資源勘查的一種有效手段。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。其原理和常規(guī)大地電磁測深法類似。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、不受高阻層屏蔽以與工作的本錢低廉等優(yōu)點，在深部煤礦采區(qū)水文勘查中也得到較多應(yīng)用并取得了良好效果。1．磁波傳途徑利用接地電偶AB供以可變頻率的交流電，由此產(chǎn)生電磁波。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(2-1-69)天波是由場源向天空發(fā)射的電磁波，由于可控源音頻大地電磁測深發(fā)射的是長波和超長波，它們遇到電離層時并不往回反射，所以不考濾天波。在空氣中沿地面?zhèn)鞑サ碾姶挪ǚQ為地面波。地層波是由場源射入到地層中的電磁波。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。2．磁波的平極化人工場源所用的工作頻率一般在0～10KHz之間，在此頻段內(nèi)，巖石中皆以傳導(dǎo)電流為主，可以忽質(zhì)中電磁波傳播速度為10{}{

}〔km/s電磁波在空氣中的波速近似等于光，顯然，電磁波在空氣中的波速比在地下的波速快得多地表傳向端的地面用表示〕0和直接在地層中傳播的地層波〔表示〕在某一時刻由于波程的差異就會在地面附近形成一個近似水平的波前，從而造成一個幾乎垂直向下傳播的水平極化10平面波〔見圖-1-69DOC

*r*Sr*r*Sr

波

t

t

0

t

波

S

t

圖2-1-69

發(fā)射電磁波傳播路徑圖由于電磁波為橫波，當(dāng)?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(guān)。3．磁波場的劃分地層波S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值，或以哪種波占主導(dǎo)，這與觀測點到場源B間的極距大小有關(guān)。因此，這就有一個場區(qū)劃分問題。波區(qū)〔又稱遠(yuǎn)區(qū)r

/時，該區(qū)域地層波幾乎全部衰減殆盡，地下只有水平極S波存在相當(dāng)于從高空垂直入射的平面電磁波類似于大地電磁測深的情況。對地層分辨率最高，各向異性影響小。區(qū)〔又稱近區(qū)r2關(guān)系很弱，或只與總縱向電導(dǎo)有關(guān)。

時，地層波S占主導(dǎo)地位。其觀測值與地層過渡區(qū)：介于波區(qū)與S區(qū)之間的場區(qū)。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。實際工作中，因電源功率有限，收發(fā)距不可能很大，在低頻段將進入過渡區(qū)和S區(qū)，造成測深曲線與地層關(guān)系的復(fù)雜化。因此應(yīng)盡可能保證測區(qū)處在波區(qū)圍內(nèi)，并進展過渡區(qū)校正。3．效穿透度電磁波在導(dǎo)電介質(zhì)中傳播時，隨著傳播距離的增加，電磁場幅值也隨著衰減。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)律減。當(dāng)衰減為地表相應(yīng)值/e，稱為趨膚深x2

〔1-4-8〕另外有些學(xué)者認(rèn)為取衰減為地表相應(yīng)值/2時的深度作為有效深度更合理。有效

/f

〔1-4-9〕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H

/f，與地下巖層導(dǎo)電性好壞有關(guān)。由公式〔1-4-9〕可以看出，在某測點下阻率一定時，電磁波的有效穿透深度〔或勘探深度〕與頻f成反比，高頻時探測深度淺，低頻時探測深度深就是通過改變發(fā)射電磁波的頻率f來改變探測深度，從而達(dá)到頻率測深的目的。4.視電率的概念實際工作中可控源音頻電磁測深法觀測電場E和磁場按照公〔1-4-10〕x計算電阻率，當(dāng)?shù)叵聻榉蔷鶆蚪橘|(zhì)時，由此式計算的值將是電磁波分布X圍內(nèi)所有DOC

ffff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

。

H

〔1-4-10〕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可達(dá)到探測不同深度地質(zhì)異常體的目的。ρω

隨的變化曲線〔見圖T圖2-1-70CSAMT實測視電阻率曲線5.野外作方法工作裝置如2-1-50所示，接收機系統(tǒng)包括由微機控制的智能化數(shù)字接收機探頭和不極化電極收機一次可同時接收上述不同頻率系列的道電E和1道磁H，即一次發(fā)射可同時完成個點的頻率測深。

A

B

E

H

圖-1-71CSAMT外工作布置供電偶極距AB一般為長，測MN到供電偶極的距離〔收發(fā)距〕。一般用不極化電極接收電場，電極10~100m不等。接收的磁場信號經(jīng)絕緣線輸送到接收器與電場同時記錄。在煤礦采區(qū)水文勘探中，其主要參數(shù)一般為：AB1000，r20m或40，點距等于MN的大小，測線距離一般為點距的倍。6.的資處理和解釋目前用于生產(chǎn)的大多儀器都具實時或現(xiàn)場處理軟件，可將所采集的電DOC

磁場數(shù)據(jù)整理為SAMT所需物理量如視電阻率相等這些是SAMT資料解釋的根底和依據(jù)。由于在遠(yuǎn)區(qū)CSAMT和T不僅原理一樣，而且資料的處理和解釋也有許多共同之處。一旦資料合格后，即可進展解釋處理或再處理。資料的再處理包括曲線的圓滑、校正(校正、地形校正、場源校正……)以與為突出某些有用信而作的特殊處理等。1.4.5.5電率像統(tǒng)EH4連續(xù)電導(dǎo)率成像系統(tǒng)是由美和MI公司聯(lián)合產(chǎn)的硬、軟件裝置。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)。EH4采用了天然場與人工場相結(jié)合的工作方式，由可控源補充局部頻段信號較弱的天然場，來完成整個工作頻段的測量；發(fā)射裝置輕便，便于野外屢次移動；時間域?qū)掖蔚硬杉瘮?shù)據(jù)，提供了豐富的地質(zhì)信息；實時數(shù)據(jù)分析，確保觀測質(zhì)量；現(xiàn)場給出連續(xù)剖面的擬二維反演結(jié)果，較直觀；勘探深度較大，分辨率高。工原理EH-4又稱，其磁偶極子發(fā)射天線為X、Y方向的垂直線圈。垂直磁偶極子發(fā)射場T波為主，受效率和磁電傳感器頻圍的限制EH4的測量頻段為1～100KHz探測深度大致在～1000m以上用可控源發(fā)射以下利用天然電磁場。因EH4是天然和人工場源并存的雙源型大地磁測量儀。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。實際工作中，地下介質(zhì)是不均勻的，因而用上式計算的值稱為視電阻率值，用示它是電磁波有效趨膚深度內(nèi)所有介質(zhì)導(dǎo)電性的綜合反映勘探原理與可控源音頻大地電磁深法一樣。電率成像量系統(tǒng)EH-4電導(dǎo)率成像系統(tǒng)為雙源型電磁/震系統(tǒng)〔見圖2-1-72和圖2-1-73器設(shè)計精巧、堅實，特別適合地面2D續(xù)X式電導(dǎo)率測量，在技術(shù)上率先突破傳統(tǒng)單點測量壁壘，走向電磁測量擬地震化、聯(lián)合2、3D連續(xù)觀測和資料解釋。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。這樣既保證較淺部到深部的勘探圍；又加快了勘探過程，提高了工作效率保證了觀測質(zhì)量它采用兩個正交直立的線圈作為發(fā)射場源裝置輕便。采用在空間上的密集采樣以與頻率上的密集采樣，使得它提供了地質(zhì)信息很豐富，有較高的分辨率。它可以在野外對觀測數(shù)據(jù)進展實時處理，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，比擬形象直觀。DOC

Y電極接地X電極12V

Hx

主控

電池

電池

Y棒圖2-1-72EH-4發(fā)射裝置示意圖圖2-1-73承受裝置示意圖在目前國內(nèi)外該類儀器設(shè)備中，電導(dǎo)率成像系統(tǒng)最為適合進展淺部地質(zhì)異常體的探測，其理由是：〕該儀器為人工電磁場與天然電磁場相結(jié)合的頻率域測探系統(tǒng)，既可進展天然場法測量又可進展局部人工場法測量，人工發(fā)射源可彌補信號較弱的天然場來完成整個工作的頻段測量。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(shè)很長的發(fā)射導(dǎo)線。設(shè)備輕便，操作簡單，是其他類似的電磁法設(shè)備與)列無法比擬的；〔2〕在分辨率方面，該系統(tǒng)接收頻點多達(dá)60個左右，而其它類似設(shè)備為20~30個，反映該系統(tǒng)頻點豐富，分辨率要高于其他設(shè)備，其勘探深度10~1000米，可現(xiàn)場實時彩色成像。的用EH-4電磁成像系統(tǒng)裝置輕便，易于野外施工，工作效率高，可以克制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。在南方巖溶石山地區(qū)工作時，因為碳酸巖類的巖石電阻率值比擬高EH-4系統(tǒng)工作時會存在“近場〞影響問題，用平面波場理論進展解釋時，會給解釋結(jié)果帶來較大的誤差，需采用偶極子場理論來進展解釋。EH-4反演斷面能反映地下細(xì)微地質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化情況EH-4測量的電阻率參數(shù)對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)高這樣一個非常簡單的異常特征EH-4是探測與巖溶裂隙有關(guān)的構(gòu)造如斷層破碎帶的有效手段之一。EH-4可解決以下地質(zhì)問題：巖土電導(dǎo)率分層、地下水探測、基巖埋深調(diào)查、煤田高分辯率勘探、工程地質(zhì)和環(huán)境調(diào)查與咸淡水分界面劃分等，是目前淺層油氣、煤田、礦產(chǎn)、地下水、凍土層、山區(qū)工程、礦井工程勘探與校的最正確電磁儀器。1.4.5.8法探器備電法勘探方法多，對應(yīng)的儀器設(shè)備種類也很多。主要分為兩大類，一是直流電法類(括激電法I；二是交流電法類測量設(shè)備。1.直流法儀器設(shè)備因國外同類儀器價格昂貴，現(xiàn)在已經(jīng)較少引進。目前國內(nèi)有多個廠家生產(chǎn)不同類型的直流數(shù)字電法儀根本能滿足不同電阻率法測量的需要主要廠家有(1)##地質(zhì)儀器廠，(2)驕鵬工程技術(shù)##公司〕##萬馬物探儀器#〕##煤礦專用DOC

設(shè)備廠等。2.交流法儀器設(shè)備1專業(yè)設(shè)備加拿Geonics公司EM-37；澳大利AlphaGeoInstruments公司瞬變電磁系統(tǒng)；地礦部物化探研究所的能化瞬變電磁儀；##物化探研究所瞬變電磁系統(tǒng)智通新技術(shù)研究所生產(chǎn)的SD-2型瞬變電磁儀?！扯喙δ茈姶耪荆好拦镜蘑蚝图幽肞hoenix公司的多功能電測站。可以進展瞬變電磁法(TEM)、可控源音頻電磁測(CSAMT)與頻譜激電等多種方