煤矿地质治金行业管理分析测量

1、PAGE PAGE 49煤矿地质质测量1.4 地球物物理勘探探技术1.4.1 概概述地球物理理勘探方方法利用用物理方方法来解解决地质质问题，即通过过观察与与观测各各种地球球物理现现象，分分析它们们随地质质构造或或岩性变变化的基基本规律律，从而而到达解解决地质质问题的的目的。所有的的地球物物理勘探探方法简简称“物探”方法，由于所所研究的的物理性性质不同同，物探探方法种种类多样样，主要要的方法法包括：地震勘探探：地震勘勘探是研研究人工工激发的的弹性波波在不同同地层中中的传播播规律，如波的的速度、波的衰衰减和波波的形状状，以及及在界面面的反射射、折射射来研究究地层埋埋深、构构造形态态和岩性性等的一种

2、种物探方方法。电法勘探探：电法勘勘探是以以介质的的电性差差异为基基础，通通过观测测和分析析天然及人人工电磁磁场的空空间和时时间分布布传播来来研究地地质构造造和寻找找矿床的的一种物物探方法法。重力勘探探：重力勘勘探是以以地壳中中岩 (矿)石石间的密密度差异异为基础础，通过过观测与分分析重力力场的变化来来寻找和和勘探矿矿床，研研究地质质构造的的一种物物探方法法。磁法勘探探：磁法勘勘探是以岩 (矿)石石间的磁磁性差异异为基础础，通过过观测和分分析地磁磁场的变变化规律律，来寻寻找和勘勘探矿床床，研究究地质构构造的一一种物探探方法。地球物理理测井：地球物物理测井井是利用用钻井内内岩石、矿层具具有不同同物

3、性的的特点来来划分钻钻井地质质剖面及及解决其其它地质质问题的的多种方方法总称称，也称称为钻井井地球物物理，或或简称测井井。它主主要包括括电测井井、核测测井、声声测井等等方法。近几十年年来，地地球物理理勘探方方法得到到飞速发发展，方方法和技技术日臻臻完善，应用领领域不断断扩大，解决的的问题日日益增多多，已成成为煤炭炭地质勘勘探中一一个不可可缺少的的组成部部分。在煤炭炭资源勘勘探工作作中，已已由钻探探为主物物探为辅辅，发展展为物探探为主，钻探验验证为辅辅。使得得煤炭资资源勘查查工作在在精度、效率及及经济性性等各方方面都有有很大提提高。目前，地地球物理理勘探方方法更多多地应用用于煤矿矿生产阶阶段，在

4、在矿井和和采区设设计优化化、综采采工作面面的合理理布置、避免和和减少地地质风险险、优选选采煤方方法、提提高资源源回收率率、降低低万吨掘掘进率、生产安安全等方方面起到到了重大大作用。主要地地质任务务为：查查明小断断层小褶褶曲；查查清陷落落柱、老老窑及采采空区的的空间分分布形态态；解决决煤层分分叉与合合并、煤煤层厚度度变化、火成岩岩侵入、煤层顶顶底板水水文地质质条件及及力学性性质等一一系列地地质问题题。地球物理理勘探通通过观测测由于地地下探测测对象与与周围介介质物理理性质的的差异所所引起的的物理场场变化，来研究究探测对对象的形形态和性性质。从从本质上上讲都是是间接方方法，都都是通过过少数观观测点(

5、在地面面、空中中或井下下)获得得的数据据去推测测探测对对象的状状况，又又称为反反问题。由地球球物理场场的本质质和观测测误差的的决定了了地球物物理反问问题存在在非唯一一性，或或称多解解性。加加之每种种物探方方法一般般只能反反映地质质体某个个方面的的物理性性质，而而且每种种物探方方法的数数据观测测采集受受到地形形、地质质条件等等因素的的影响，这些都都使得物物探多解解性更加加严重。为了减少少物探结结果非唯唯一性(多解性性)的影影响，除除了提高高观测精精度、资资料精细细处理等等技术手手段外，更需要要综合采采用多种种物探方方法。由由于地质质体是一一个统一一的整体体，密度度、电性性、弹性性、磁性性等物理理

6、性质均均是这一一整体在在不同方方面的反反映，各各种物性性参数间间均有一一定联系系，利用用这种联联系进行行综合解解释，能能大大缩缩小单一一物探方方法的多多解性。同时，不同物物探方法法解决地地质问题题的能力力和探测测范围也也是不同同的，这这往往需需要采用用不同物物探方法法组合应应用，提提高解决决某个地地质问题题的能力力。因此此，对于于物探结结果有时时还需要要采用钻钻探、巷巷探等基基础地质质手段进进行验证证和标定定。1.4.2 地地震勘探探的基本本原理1.4.2.11 地震震波的传传播特征征地震波是是在岩层层中传播播的弹性性波。当当用炸药药作为震震源激发发时，震震源附近近的岩石石受到巨巨大激发发力的

7、作作用产生生破裂和和塑性形形变，而而远离震震源的岩岩石受到到瞬间微微小外力力的作用用可以近近似看成成完全弹弹性体。弹性体体在外力力作用下下发生形形变并产产生一个个反抗形形变的弹弹力。当当外力取取消时， 弹力力使弹性性体恢复复原状。这个过过程使质质点产生生随时间间变化的的弹性位位移(振振动)，由于质质点间存存在着弹弹性联系系，每个个质点把把振动传传递到周周围质点点。于是是，激发发力引起起的质点点弹性振振动由震震源向周周围介质质传播，逐渐形形成地震震波。地震波分分为体波波和面波波，体波波在弹性性介质的的内部传传播，面面波沿着着弹性介介质的某某些界面面传播，见图22-1-23。纵波(PP波)质点点振

8、动方方向和波波传播方方向相同同。横波(SS波)质点点振动方方向和波波传播方方向相垂垂直。质质点振动动在水平平平面中中的横波波分量称称为水平平横波(SH波波)，质质点振动动在垂直直平面中中的横波波分量称称为垂直直横波(SV波波)。瑞雷面波波(R波波)质点在在通过传传播方向向的铅垂垂面内沿沿椭圆轨轨迹逆转转运动。图2-11-233 地地震波的的传播示示意图a纵波波；b水平横横波；cc垂直直横波；d瑞瑞雷面波波煤田地震震勘探主主要采用用纵波勘勘探。地震波在在传播过过程中遇遇到两种种地层分分界面时时，就会会产生反反射波。在地面面上用仪仪器把各各个地层层分界面面的反射射波到达达时间记记录下来来，利用用地

9、震波波传播速速度，便便可以计计算出地地层分界界面的埋埋藏深度度。图2-1-224是地地震勘探探示意图图。图2-11-244 地地震勘探探示意图图1.4.2.22 地震震勘探的的地震地地质条件件决定一个个地区能能否开展展及如何何进行地地震勘探探工作的的客观条条件，统统称为地地震地质质条件，它分为为表层条条件和深深部条件件两部分分。表层层地震地地质条件件是指地地表附近近的地质质和地貌貌的特点点，它主主要影响响地震勘勘探的施施工效率率、激发发与接收收条件。深部地地震地质质条件是是指地震震界面与与地质界界面的对对应关系系，以及及地质构构造的复复杂程度度。1.4.2.3地震震数据的的采集1震源源用于地震

10、震勘探的的震源基基本上分分为两大大类：炸炸药震源源和非炸炸药震源源。1）炸药药震源炸药是一一种特殊殊的化合合物或混混合物，它能在在外界的的影响(如用电电雷管起起爆)下下放出气气体和高高热，形形成高压压气团而而急剧膨膨胀，在在很短的的瞬间将将压缩作作用施用用于周围围物体，即所谓谓的冲击击波。在在爆炸中中心，物物体将被被粉碎和和破坏，形成破破坏带。在破坏坏带以外外，物体体只产生生弹性形形变，形形成岩石石的震动动带，此此时冲击击波变成成弹性波波。在陆地地地震勘探探时，多多数情况况下在注注满水的的浅井中中爆炸激激发地震震波，无无法钻井井或钻井井困难的的地区多多采用坑坑中爆炸炸。在水水面地震震勘探时时，

11、采用用水中爆爆炸。井中爆炸炸是地震震勘探中中最常用用的一种种激发方方式，它它的主要要优点有有两条：一是减减小面波波的强度度，基本本不产生生声波；二是反反射波能能量强、频率高高，可以以减少药药量。要要确保这这些优点点的实现现，需要要选择良良好的激激发条件件。首先先要考虑虑的就是是爆炸介介质的岩岩性，若若在松软软的干燥燥沙层或或淤泥中中激发，地震波波频率很很低，且且爆炸能能量大部部分被吸吸收；若若在坚硬硬的岩石石中激发发，地震震波频率率很高，但是随随着地震震波在岩岩石中的的传播，高频振振动很快快地被吸吸收。因因此，激激发最好好选在潮潮湿的可可塑性岩岩层，如如胶泥、粘土等等。其次次要考虑虑的是激激发

12、井深深，通常常选择在在潜水面面以下223mm。为了了使能量量集中向向下传播播及减小小声波干干扰，井井中要注注满水、泥浆或或用土填填塞。虽然目前前我国在在陆上大大部分地地区仍主主要采用用炸药井井中爆炸炸的激发发方式，但是随随着勘探探规模的的扩大和和技术的的发展，炸药震震源逐渐渐暴露出出以下问问题：(1) 钻井和和使用炸炸药的费费用较大大、时间间较长，在需要要钻深井井才能获获得良好好激发条条件的地地区，耗耗费更大大。(2) 缺水地地区，地地形复杂杂的山区区，流沙沙沼泽等等钻井困困难地区区，施工工不便。(3) 工业矿矿区、人人口稠密密区和鱼鱼塘不宜宜使用炸炸药。此此外，炸炸药的运运输、保保管和使使用

13、中容容易发生生危险。为了解决决上述问问题，出出现了非非炸药震震源。2）非炸炸药震源源非炸药震震源有很很多种，煤田地地震勘探探中主要要使用可可控震源源。可控震源源是一种种机械震震源，由由安装在在汽车上上的振动动器冲击击地面产产生频率率可以控控制的波波列作为为地震震震源。可可控震源源已从早早期的小小吨位震震源发展展到目前前的288吨(66万磅)级的大大吨位震震源，从从而大大大提高了了激发能能，见图图2-11-255。多台台组合同同步控制制精度达达到微秒秒级水平平，平均均相位误误差不到到1度，从而提提高了组组合激发发的效果果。图2-11-255 可可控震源源2.地震震数据采采集系统统地震数据据采集系

14、系统是由由地震检检波器和和地震记记录仪器器组成。1）地震震检波器器地震勘探探获取原原始数据据的方法法，是由由采用人人工激发发方式引引起地面面振动，由地震震检波器器接收此此振动，并把机机械振动动转换为为电信号号，传输输到地震震记录仪仪器上记记录。地震检波波器是一一种机电电转换装装置，能能把地震震波引起起的地面面微弱的的机械振振动转换换为电流流强弱变变化的电电信号。不同的的检波器器对地震震波有频频率选择择作用，即检波波器的频频率特性性各不相相同。通通常按照照检波器器的固有有频率进进行划分分，固有有频率为为10的的称低频频检波器器，固有有频率为为4060的的称中频频检波器器，固有有频率为为1000的

15、称高高频检波波器。2）地震震仪器根据地震震勘探的的需要，对地震震记录仪仪器有三三点基本本要求：(1) 具有有对弱信信号的放放大性能能；(22) 具具有记录录能量相相差悬殊殊信号的的动态范范围；(3) 具有合合适的通通频带。随着机械械制造业业和计算算机技术术的发展展，地震震仪从220世纪纪50年年代前最最早的光光点记录录方式、50年年代的磁磁带模拟拟记录方方式发展展到700年代的的数字记记录方式式；从770年代代的244道地震震记录仪仪、900年代的的千道地地震记录录仪发展展到今天天的万道道地震记记录仪，地震记记录仪的的每一步步发展都都推动了了地震勘勘探技术术的进步步和发展展。为了满足足高精度度

16、地震勘勘探的要要求，地地震仪器器向着超超多道、遥测、高位模模数转换换(从224位到到32位位)、完完善的质质量控制制系统方方向发展展。主要要的地震震仪器生生产厂家家有SEERCEEL、II/O、GEOOX、FFAIRRFIEELD等等，主要要产品包包括SNN3888、SNN4088UL、SYSSTEMM2、SSYSTTEM220000、IMMAGEE、ARRAM224、AARAMMARIIES、TELLSEIIS BBOX等等。1.4.2.4地震震数据的的处理地震数据据处理技技术是对对野外采采集的地地震资料料进行各各种处理理，最终终利用一一次反射射信号对对地下反反射界面面进行成成像，处处理结果

17、果为地震震剖面(二维)或偏移移数据体体(三维维)。利利用处理理后的成成果，可可以解释释地下岩岩层的构构造形态态和岩性性特征。地震数据据处理包包括观测测系统定定义、预预处理、能量关关系恢复复校正、叠前去去噪、反反褶积、静校正正、速度度分析、动校正正、DMMO校正正、叠加加、偏移移、叠后后修饰等等主要步步骤。今天的地地震数据据处理一一般是以以大型地地震处理理软件平平台为依依托，在在高性能能的计算算机上实实现的。随着技技术的不不断发展展和进步步，地震震数据处处理系统统的功能能也在不不断完善善，使用用也越来来越方便便，同时时也变得得越来越越庞大和和复杂，对处理理人员的的素质要要求也越越来越高高。目前前

18、国内使使用的代代表性地地震资料料处理系系统见表表2-11-111。表2-11-111 地震震资料处处理系统统国家和公公司软件名称称法国CGGG公司司GEOVVECTTEURR PLLUS美国LAANDMMARKK公司PROMMAX美国Weesteern Geoophyysiccal公公司OMEGGA以色列PParaadiggm GGeopphyssicaal公司司 FOOCUSS中国东方方地球物物理公司司GRISSYS1.4.2.5 二二维地震震勘探二维地震震勘探是是一套以以数字方方式记录录地震信信号，经经数字处处理获得得地震时时间剖面面，查明明小型煤煤田构造造和异常常的技术术方法。1解释释内

19、容和和方法构造解释释是地震震资料解解释最基基本的内内容，以以水平叠叠加时间间剖面、偏移时时间剖面面为主要要资料，分析时时间剖面面上的各各种波动动特征，确定主主要目的的层层位位，进行行波的对对比和追追踪；解解释时间间剖面上上反映出出来的各各种地质质构造现现象，确确定断层层、褶曲曲位置；将时间间剖面变变为深度度剖面，绘制标标准层位位构造平平面图和和其它地地质构造造图件。构造解解释主要要是运用用地震波波的运动动学特征征来解决决岩层的的空间分分布问题题。2.地震震时间剖剖面的解解释地震时间间剖面是是构造解解释的基基础资料料。通常常，一条条地震测测线可得得到一张张时间剖剖面(图图2-11-266)。图图

20、2-11-266中，横横坐标为为共中心心点(CCDP)，纵坐坐标为双双程旅行行时间，以秒(s)为为单位。时间剖剖面不同同于深度度剖面，但能直直观地反反映地下下构造形形态。在时间剖剖面上，利用反反射波的的各种特特征，识识别和追追踪同一一界面反反射波的的过程，称为时时间剖面面的对比比。来自自同一界界面的反反射波，虽受界界面埋藏藏深度、岩性、产状及及覆盖层层等因素素的影响响，但在在一定范范围内具具有相对对的稳定定性，使使得同一一层位反反射波在在相邻接接收点上上反映出出类似的的特征。反射波波的主要要特征有有三个，即相位位相同、振幅增增强和波波形相似似。利用用这些反反射波特特征，可可以确定定和连续续追踪

21、反反射标准准层，识识别各种种波的类类型，搞搞清波组组之间的的关系，解释时时间剖面面所反映映的地质质现象。图2-11-266 地震震时间剖剖面3.解决决的主要要地质问问题二维地震震勘探从从初期主主要解决决断层和和煤层赋赋存情况况，在地地震地质质条件较较好的地地区，目前可可以解决决的主要要地质问问题是：(1) 查明落落差大于于等于110m的的断层，提供落落差小于于10mm的断点点，平面面摆动误误差小于于50mm；(2) 查明幅幅度大于于等于110m的的褶曲，主要可可采煤层层底板深深度误差差不大于于2%；(3) 查明新新生界(第四系系)厚度度；(4) 探明直直径大于于30mm的陷落落柱、无无煤带、煤

22、层分分叉合并并，为回回采工作作面布置置提供可可靠的地地质资料料。1.4.2.6 三三维地震震勘探1.三维维地震勘勘探的特特点由于地下下的地质质构造本本身是三三维的，而二维维地震勘勘探技术术先天不不足，具具有不可可克服的的缺陷，所以只只有三维维地震勘勘探才是是最合适适的方法法。三维维地震勘勘探是把把沿测线线观测的的二维地地震方法法扩展到到三维空空间。通通过面积积测量技技术获得得反映地地质体时时空变化化的三维维数据体体，见图图2-11-277。利用用该数据据体，可可以提取取垂直剖剖面、时时间切片片和立体体数据，以满足足解释工工作的需需要，见见图2-1-228。图2-11-277三维地地震数据据体

23、图2-1-228 垂直剖剖面和地地震切片片垂直剖面面分为三三种，垂垂直于构构造走向向的剖面面称为主主测线剖剖面，通通常表示示为Innlinne方向向；与主主测线剖剖面相垂垂直的为为联络测测线剖面面，通常常表示为为Croossllinee方向；实现地地震资料料与地质质资料直直接对比比而连结结部分钻钻孔的测测线称为为联井测测线，对对应的剖剖面为联联井剖面面。地震切片片分为两两种，水水平切片片是地下下不同层层位的信信息在同同一时间间内的反反映，它它相当于于某一等等时面的的地质图图，即同同一张切切片里显显示了不不同层位位的信息息；沿层层切片把把地下同同一层位位的信息息显示到到一张切切片上。2.解决决的

24、主要要地质问问题目前，煤煤田三维维地震勘勘探技术术已经成成为详细细查明小小断层、小褶曲曲、陷落落柱、采采空区、冲刷带带等重要要地质资资料的主主要手段段。但是是，其整整体水平平仍处于于构造解解释阶段段，尚不不能解决决煤矿安安全生产产中的所所有地质质问题。在地震地地质条件件较好的的地区，三维地地震勘探探可以解解决的主主要地质质问题是是：(1) 查明落落差大于于等于55m的断断层，提提供落差差小于55m的断断点，平平面摆动动误差小小于300m；(2) 查明幅幅度大于于等于55m的褶褶曲，主主要可采采煤层底底板深度度误差不不大于11.5%；(3) 查明新新生界(第四系系)厚度度；(4) 探明直直径大于

25、于20mm的陷落落柱、无无煤带、煤层分分叉合并并及煤层层厚度变变化(误误差小于于1m)。3.煤矿矿三维地地震数据据动态解解释技术术近年来，在应用用煤田三三维地震震勘探成成果的过过程中也也暴露出出许多问问题，主主要包括括：(1) 地震成成果的利利用率低低通常勘探探单位仅仅提供煤煤层底板板等高线线图和固固定间距距(400m80mm)的地地震时间间剖面，煤矿无无法利用用三维地地震数据据体的所所有信息息。(2) 无法实实时获得得沿巷道道方向的的地震剖剖面三维地震震勘探为为煤矿采采区的合合理布置置、主巷巷道开拓拓提供了了依据，但是煤煤矿需要要的沿巷巷道方向向(即任任意方向向)的地地震剖面面在勘探探阶段是

26、是无法实实时获得得的。(3) 无法利利用煤矿矿生产阶阶段获得得的地质质资料煤田三维维地震勘勘探通常常采用钻钻孔标定定方法计计算平均均速度，即利用用已知钻钻孔揭露露的地质质层位深深度及对对应的反反射波旅旅行时，经内插插、拟合合平滑后后做出不不同层位位的速度度平面分分布图。对构造造等时图图直接进进行时深深转换即即可得到到构深度度造图。在煤矿勘勘探阶段段，钻孔孔的数量量不多，故地震震资料构构造解释释精度也也不高。然而，在煤矿矿生产阶阶段可以以获得大大量的井井巷和回回采工作作面的地地质资料料，利用用它们可可以大幅幅度提高高构造解解释精度度。但是是，这些些宝贵的的地质资资料均无无法利用用。(4) 无法修

27、修改原构构造解释释方案在掘进和和回采过过程中，可以发发现许多多小于55m的断断层，但但是无法法自动修修改原构构造解释释方案(即无法法自动修修改煤层层底板等等高线图图)。煤矿三维维地震数数据动态态解释技技术是指指“三维维地震信信息与煤煤矿生产产过程中中所获得得的矿井井地质信信息相互互融合”，服务务于煤矿矿生产阶阶段，彻彻底改变变了传统统的三维维地震解解释仅服服务于煤煤矿勘探探阶段的的模式，提高了了三维地地震成果果的利用用水平，能够解解决更多多的地质质问题。4.应用用实例实例1探明明陷落柱柱20022年，淮南矿矿业集团团谢桥矿矿东二采采区进行行三维地地震勘探探，在资资料解释释时，发发现该区区内有两

28、两个地质质异常体体，即11号、22号隐伏伏构造体体，见图2-1-229和图2-11-30。后经经地面钻钻孔及井井下巷道道验证为为陷落柱柱，首次确确定了淮淮南地区区有陷落落柱的存存在。图2-11-299陷落柱柱在地震震剖面上上的显示示图2-11-30陷落柱柱的平面位位置实例2探明明新构造造淮南矿业业集团顾顾北煤矿和顾顾桥煤矿进行行的三维维地震勘勘探中，陆续在在新生界界地层中中发现了了断距较较大的断断层，这这是过去去地质勘勘探未曾曾见到的的地质现现象，如如图2-1-331和图2-11-322所示。为了进一一步探明明该地质质现象，设计了了3个地地质钻孔孔，其中中补5孔孔见破碎碎带，深深度为5518.

29、96632.8m，与三维维地震勘勘探资料料基本吻吻合。通通过对地地质资料料的分析，发现新生生界地层层中的断断层既有有正断层层，也有有逆断层层，表现现为新构构造运动动形迹，同时也也表现出出老构造造的继续续或复活活现象。图2-11-311 新生界界地层中中的正断断层图2-11-322 新生界地层层中的逆逆断层1.4.3 岩性性地震勘勘探1.4.3.1 构造地地震勘探探与岩性性地震勘勘探中国东部部主要矿矿区经过过多年的的开采，浅部资资源已亮亮红灯，迫切需需要开采采深部的的煤炭资资源。如如何提高高地质成成果的勘勘探精度度，在深深部实现现安全开开采是我我国煤炭炭行业今今后的主主要奋斗斗目标。影响深部部煤

30、层开开采地质质条件的的因素很很多，如如构造、水文、瓦斯、煤层顶顶底板条条件等。目前，主要的的成熟勘勘探手段段是地震震勘探，也仅限限于解决决构造问问题。而而煤矿深深部安全全开采中中的主要要地质问问题，包包括煤层层顶底板板水文地地质条件件、瓦斯斯突出条条件与力力学性质质均属岩岩性勘探探范畴。构造地震震勘探主主要利用用地震波波的运动动学特征征，即利利用地震震波的旅旅行时和和波速，计算出出地层分分界面上上各点的的埋藏深深度，从从而确定定出地层层的构造造形态。岩性地地震勘探探除了利利用地震震波的运运动学特特征外，还利用用地震波波的动力力学特征征来研究究地层的的岩性。地震属属性技术术和地震震反演技技术是岩

31、岩性地震震勘探的的重要手手段。近年来，随着三三维地震震勘探方方法的进进步与发发展，煤煤矿中也也引进了了高密度度三维地地震勘探探、三维维三分量量的地震震勘探方方法。1.4.3.2 地震属属性技术术地震属性性的分类类没有统统一的标标准，不不同的学学者分别别提出过过不同的的属性分分类。结结合煤田田地震勘勘探的特特点，可可以根据据运动学学/动力力学特征征把地震震属性分分成八个个类别：时间、振幅、频率、相位、波形、相关、吸收衰衰减、速速度。地地震属性性的类型型很多，要根据据解决的的地质问问题来选选择相应应的地震震属性。地震属性性技术的的关键在在于属性性提取，提取方方式包括括同相轴轴属性提提取和数数据体属

32、属性提取取。提取同相相轴属性性同相轴属属性是与与某个界界面有关关的地震震属性，具体提提取方法法包括瞬瞬时提取取法、单单道分时时窗提取取法和多多道分时时窗提取取法。瞬时提取取法即传传统的“三瞬”参数，瞬时振振幅、瞬瞬时相位位和瞬时时频率。单道分时时窗提取取法是在在一个地地震道上上用“可可变时窗窗”提取取各类属属性参数数，通过过解释出出的反射射同相轴轴来定义义可变时时窗的上上界和下下界。常常用的有有时间域域属性参参数、频频率域属属性参数数和分形形分维属属性参数数。多道分时时窗提取取法是在在多个地地震道上上用可变变时窗提提取各类类属性参参数，除除了要定定义可变变时窗的的上界和和下界外外，还需需要定义

33、义处理道道数。将将所得到到地震属属性放到到中心道道位置上上。常用用的有品品质因素素和二维维分形参参数。提取数据据体属性性基于数据据体的地地震属性性将产生生一个完完整的属属性体，其最大大优点是是能产生生相关型型的数据据，从而而提供逐逐道之间间地震信信号相似似性和连连续性的的有用信信息。将将固定的的三维数数据体转转化为能能反映一一定地球球物理特特征的新新三维数数据体。最常见见的是相相干数据据体和方方差数据据体。煤层反射射波中含含有大量量地质信信息，无无论是煤煤层的构构造、结结构或岩岩性变化化都会引引起地震震属性的的变化。在煤田地地震勘探探中, 煤层中中的小构构造异常常、结构构和岩性性变化，用常规规

34、的人工工识别方方法往往往是无能能为力的的。但是是，利用用地震属属性的变变化来区区分构造造、进行行煤层结结构和岩岩性解释释是可行行的。地震属性性技术是是煤矿开开发阶段段的重要要手段，可用于于识别断断层及其其它构造造、预测测奥陶系系灰岩岩岩溶裂隙隙发育带带、解释释煤层变变薄冲刷刷带、预预测瓦斯斯富集带带等，应应用前景景十分广广泛。解释小断断层图2-11-333是淮南南矿业集集团张集集煤矿西西三采区区13-1煤层层的(aa)沿层层相干切切片与(b)底底板等高高线图的的对比，可以看看出小断断层的相相关属性性非常明明显。(a) (b)图2-11-333 相相干沿层层切片与与底板等等高线图图的对比比解释煤

35、层层变薄冲冲刷带阳煤集团团开元公公司于220044年完成成了七、八采区区三维地地震勘探探工作，对3煤煤层进行行了构造造解释。在地震震数据解解释过程程中，主主要根据据钻孔资资料在33煤层中中划分出出3个薄薄煤区( QUOTE 。随着着的继续续增大，介质的的影响愈愈加明显显，也愈愈来愈大大（曲线线2段）。当，相应应的勘探探体积内内主要为为第二层层介质充充满，而而第一层层介质在在整个勘勘探体积积中仅占占很小比比例，所所以介质质在影响响场的分分布问题题上起主主导作用用。可以以证明，此时得得到的视视电阻率率值趋于于第二层层真电阻阻率，即即（曲线33段）。值随变化化的关系系曲线称称电测深深曲线。曲线的的变

36、化规规律反映映了垂直直深度方方向上断断面的电电性变化化，利用用曲线可可确定各各电性层层的厚度度和电阻阻率值。当地电电断面类类型不同同时，曲曲线形状状也不相相同。2. 电电剖面法法电剖面法法是用以以研究地地电断面面横向电电性变化化的一类类方法。一般采采用固定定的电极极距并使使整个电电极装置置沿着测测线平移移，这样样便可观观测到在在一定深深度范围围内视电电阻率沿沿着剖面面的横向向变化。相对于于电测深深而言，电剖面面法更适适用于探探测产状状陡立的的高、低低阻体，如划分分不同岩岩性的接接触带、追索断断层及构构造破碎碎带等。图2-11-56 地地下低阻阻和高阻阻异常体体对电流流的吸引引和排斥斥作用电剖面

37、法法的主要要装置形形式有：对称联联合剖面面法、四四极剖面面法、偶偶极剖面面法和中中间梯度度法等，水文物物探中常常用的方方法及参参数见表表2-11-200。表2-11-20 常用电电剖面法法装置形形式及参参数方法名称称装置图示示及K值值计算公公式电极距选选择说明联合剖面法H为浮土土厚度；C极置于于无穷远远；MN等于于点距或或2倍点点距。对称剖面法对称四极法AM=MMN=NNB时称称为温纳纳尔装置置；ABMN时时称为施施仑贝尔尔装置。复合对称四极法AB小电极极距反映映浅部情情况；AB大电电极距反反映深部部情况。KAMNNB，KKAMNBB计算公公式同上上由于对称称四极剖剖面装置置不需要要无穷远远极

38、、野野外工作作轻便、效率高高。在水水文及工工程地质质调查中中多用于于普查、探测基基岩的起起伏、构构造破碎碎带及高高阻岩脉脉等。在在合适的的条件下下还可以以圈定岩岩溶的分分布范围围及追索索古河道道等。3. 高高密度电电阻率法法高密度电电阻率法法的基本本思想是是由日本本和英国国的地球球物理工工作者最最早提出出的，它最初主主要用于于解决各各种工程程地质和和水文地地质问题题。经过过十多年年的发展展，高密度度电阻率率法的数数据采集集系统和和资料处处理解释释系统日日臻成熟熟，在实际际应用中中取得了了令人满满意的地地质效果果。高密度电电阻率法法是集测测深和剖剖面法于于一体的的一种多多装置、多极距距的组合合方

39、法，它具有有一次布布极即可可进行多多装置数数据采集集以及通通过求取取比值参参数而能能突出异异常信息息的特点点，也可以以认为是是断面测测量。1）高密密度电阻阻率法观观测系统统高密度电电阻率法法是为满足足浅部精精细勘查查的实际际需要而而研制的的一种电电法勘探探系统。现场测测量时只只需将电电极设置置在一定定间隔的的测点上上，测点点密度远远较常规规电阻率率法大，一般从从1m10mm。然后后用多芯芯电缆将将其连接接到程控控式多路路电极转转换开关关上，电电极转换换开关是是一种由由单片机机控制的的电极自自动换接接装置，它可以以根据需需要自动动进行电电极装置置形式、极距及及测点的的转换。测量信信号用电电极转换

40、换开关送送入微机机工程电电测仪，并将测测量结果果依次存存入随机机存储器器。将数数据回放放并送入入微机便便可用专专门程序序软件对原原始资料料进行处处理。施工过程程为：首首先以固固定点距距x沿测测线布置置一系列列电极(电极数数量与测测量仪器器系统有有关)，相邻电电极间距距为x，取装置置电极距距，将相相距为的的一组电电极(四四根电极极)经转转换开关关接到仪仪器上，通过转转换开关关改变装装置类型型，一次次完成该该测点上上各种装装置形式式的观测测(电极极排列中中点为记记录点)，一个个测点观观测完后后，通过过开关自自动转接接下一组组电极(即向前前移动一一个点距距x)，以同样样方法进进行该点点观测，直到电电

41、极距为为的整条条剖面观观测完为为止。之之后，再再选取电电极，不同极极距的装装置，重重复以上上观测。n称为隔离离系数。图2-11-58高密密度电阻阻率法勘勘探系统统的结构构示意图图显然，由由于一条条剖面地地表测点点总数是是固定的的，因此此，极距距扩大时时，反映映不同勘勘探深度度的测点点数将依依次减少少。把测测量结果果置于测测点下方方深度为为的点位位上，于于是，整整条剖面面的测量量结果便便可以表表示成一一种倒三三角形（或倒梯梯形）二二维断面面的电性性分布。2）高密密度电阻阻率法特特点相对于常常规电测测深和电电剖面法法，高密密度电阻阻率法有有以下特特点：（1）由由于电极极布设是是一次完完成的，这不仅

42、仅减少了了因电极极设置而而引起的的故障和和干扰，而且为为野外数数据的快快速和自自动测量量奠定了了基础。（2）能能有效的的进行多多种电极极排列方方式的扫扫描测量量，因而可以以获得较较丰富的的关于地地电断面面结构特特征的地地质信息息。（3）野野外数据据采集实实现了自自动化或或半自动动化，不不仅数据据采集速速度快，而且避避免了由由于手工工操作所所出现的的错误。（4）可可以对资资料进行行预处理理并显示示剖面曲曲线形态态，脱机机处理后后还可自自动绘制制和打印印各种成成果图件件。（5）与与传统的的电阻率率法相比比，高密密度电阻阻率法成成本低、效率高高，信息息丰富，解释方方便，勘勘探能力力显著提提高。（6）

43、由由于高密密度电阻阻率法采采用自动动读数，在工业业流散电电流干扰扰较大的的矿区工工作时不不易保证证观测质质量，特特别是大大极距时时更是如如此。（7）高高密度电电阻率法法主要用用于勘探探浅部的的电性异常常体，在在水文物物探中常常用于浅浅部裂隙隙带、采采空区等等的精细细勘探。4充电电法充电法是是在水文文地质调调查中常常用的一种种人工直直流电法法。该方方法主要要研究对对象是相相对围岩岩为良导导体或导导电性较较好的地地质体，目标是是查明充充电体的的空间分布布形态、产状、延伸等等地质问问题。1）充电电法的基基本原理理充电法是是在被勘勘探的矿矿体（或其它它良导电电体）的天然然（或人工工）露头接接上供电电电

44、极（A），另一供供电电极极(B)置于远远离充电电体的地地方，并并进行充充电（用用直流电电源，也也可用交交流电源源）。供供电时充充电体为为一等位位体或似似等位体体，电流流由充电电体流入入围岩，形成稳稳定电流流场，该该电场的的分布特特征与充充电体的的形态、大小和和产状等等因素有有关。在在地面、钻井或或坑道中中对其电电场的空空间分布布进行观观测和研研究，以以了解矿矿体或其其它良导导体的赋赋存情况况，获得得所需要要的地质质资料。充电法法适用于于普查良良导电地地质体，主要用用于金属属矿床的的勘探阶阶段和水水文地质质调查工工作中。由于充充水岩溶溶与其周周围灰岩岩相比可可近似为为导体，所以充充电法也也常用于

45、于对有已已知露口口岩溶、废弃充充水巷道道等的分分布走向向进行探测测。当对具有有天然或或人工露露头的良良导地质质体进行行充电时时，实际际上整个个地质体体就相当当于一个个大电极极，若良良导体地地质体的的电阻率率远小于于围岩电电阻率时时，我们们便可以以近似地地把它看看成是理理想导体体。理想想导体充充电后，在导体体内部并并不产生生电压降降，导体体的表面面实际上上就是一一个等位位面，电电流垂直直于导体体表面流流出后便便形成了了围岩中中的充电电电场。显然，当不考考虑地面面对电场场分布的的影响时时，则离离导体越越近，等等位面的的形状与与导体表表面的形形状越相相似；在在距导体体较远的的地方，等位面面的形状状便

46、逐渐渐趋于球球形。可可见，理理想充电电电场的的空间分分布将主主要取决决于导体体的形状状、大小小、产状状及埋深深，与充充电点的的位置是是无关的的。图2-11-59 充充电法原原理图当地质体体不能被被视为理理想导体体（即不不等位体体）时，充电电电场的空空间分布布将随充充电点位位置的不不同而有有较大的的变化。所以，充电法法也是利利用地质质对象与与围岩间间导电性性的差异异为基础础（并且且要求这这种差异异必须足足够大），通过过研究充充电电场场的空间间分布来来解决有有关地质质问题的的一类电电探方法法。2）充电电法的应用条条件充电法在在满足以以下物性性条件下下，可获获得最佳佳探测效效果，即即目标体具具有良好

47、好的导电电性，最好其其电阻率率比围岩岩小1000倍以上上；目标标体埋藏藏较浅，沿走向向有适当当的长度度（为矿矿体顶部部埋深的的三倍以以上）；目标体体和围岩岩电阻率率较稳定定，无复复杂变化化；地形形起伏和和表土不不均匀影影响较小小，工业业用电干干扰小；接地地条件较较好，极极化稳定定。3）充电电法在水水文地质质中的应应用利用充电电法测定定地下水水流速和和流向，只需一一个钻孔孔或水井井，可减减少一般般水文地地质方法法所需要要的观测测孔或水水井。此外，利利用充电电法还可可探测岩岩溶的分分布范围围、老窑窑采空区区的位置置和范围围，以及及确定低低阻煤层层的延伸伸情况等等。5. 激激发极化化法激发极化化法（

48、简简称激电电法）是是通过研研究地下下电化学学作用引引起的随随时间缓缓慢变化化的附加加电场（被称为为激发极极化电场场），以不不同岩、矿石激激发极化化效应之之间的差差异为物物质基础础，通过过观测和和研究大大地激电电效应，以探明明地下地地质情况况的一种种电法勘勘探方法法。岩石的激激发极化化效应与与岩石电电子导电电矿物含含量、粘粘土含量量、含水水性、孔孔隙水的的矿化度度等因素素有关。大量实实验和应应用实例例表明，对饱含含水的岩岩石，激激发极化化放电二二次场的衰衰减速度度与岩石石颗粒度度、湿度度及溶液液矿化度度等因素素有关。在没有有电子导导体干扰扰的情况况下，一一般在含含水层上上的二次次场相对对非含水水

49、层要强强，衰减减速度也也慢，且颗颗粒度越越大、富富水性越越强，二二次场衰衰减速度度则越馒馒。激电法的的优点是是仪器简简单，通通常观测测断电几几百毫秒秒后的二二次场，电磁耦耦合小，工作方方法、理理论解释释简单。特别是是激电测深深法对水的的反映直直观，受地形形影响小小。理论论表明，假若地地质体的的激发极极化特征征是均匀匀的、各各向同性性的，那么测深深曲线将将为一条条直线，与岩性性、电阻率率、地形无关关。因此，在河南南、山西西等省的的丘陵地地区找水水工作中中得到广广泛应用用。时间域激激电法的的缺点是是对大地地噪声、工业游游散电流流、极化化不稳等等抗干扰扰能力差差。由于于二次场场值较小小，要提提高信噪

50、噪比，要要求大电电流供电电，由此此引起装装备笨重重、效率率低、成成本高。为了克克服此缺点，发展了了频率域域激电法法。特别别是中南南工业大大学的发发展了双双频道激激电法，提出了了伪随机机信号复复电阻率率法，随随后又发发展了伪伪随机三三频电磁磁法。对对这些方方法既进进行了理理论研究究，研制制了相应应仪器，在金属属勘查方方面进行行了成功功的应用用和推广广，但在在找水工工作中也也有应用用。1.4.5.4 瞬瞬变电磁磁测深法法瞬变电磁磁法（TTrannsieent Eleectrromaagneeticc Meethood，简简称TEEM）是是利用不不接地回回线或电电极向地地下发送送脉冲式式一次电电磁场

51、，用线圈圈或接地地电极观观测由该该脉冲电电磁场感感应的地地下涡流流产生的的二次电电磁场的的空间和和时间分分布，来来解决有有关地质质问题的的时间域域电磁法法。1.基本本原理瞬变电磁磁法的激激励场源源主要有有两种，一种是是回线形形式（或或载流线线圈）的的磁源，另一种种是接地地电极形形式的电电流源。下面以均均匀大地地的瞬变变电磁响响应为例例，来讨讨论回线线形式磁磁偶源激激发的瞬瞬变电磁磁场，从从而阐述述瞬变电电磁法测测深的基基本理论论。在导电率率为、导磁磁率为的均匀匀各向同同性大地地表面敷敷设面积积为S的的矩形发发射回线线在回线线中供以以恒定电流流I，在电流流断开之之前（时），发射电电流在回回线周围

52、围的大地地和空间间中建立立起一个个稳定的的磁场，如图2-11-63所示示。图2-11-63 矩矩形框磁磁力线在t=00时刻，将电流流突然断断开，由由该电流流产生的的磁场也也立即消消失。一一次磁场场的这一一剧烈变变化通过过空气和和地下导导电介质质传至回回线周围围的大地地中，并并在大地地中激发发出感应应电流以以维持发发射电流流断开之之前存在在的磁场场、使空空间的磁磁场不会会即刻消消失。由由于介质质的欧姆姆损耗，这一感感应电流流将迅速速衰减，由它产产生的磁磁场也随随之迅速速衰减，这种迅迅速衰减减的磁场场又在其其周围的的地下介介质中感感应出新新的强度度更弱的的涡流。这一过过程继续续下去，直至大大地的欧

53、欧姆损耗耗将磁场场能量消消耗完毕毕为止。伴随这这一过程程存在的的电磁场场即为大大地瞬变变电磁场场。由于电磁磁场在空空气中传传播的速速度比在在导电介介质中传传播的速速度大得得多。当当一次电电流断开开时，一一次磁场场的剧烈烈变化首首先传播播到发射射回线周周围地表表各点，因此，最初激激发的感感应电流流局限于于地表。地表各各处感应应电流的的分布也也是不均均匀的，在紧靠靠发射回回线一次次磁场最最强的地地表处感感应电流流最强。随着时时间的推推移，地地下的感感应电流流便逐渐渐向下、向外扩扩散，其其强度逐逐渐减弱弱，分布布趋于均均匀。美美国地球球物理学学家MNNNabgghann对发射射电流关关断后不不同时刻

54、刻地下感感应电流流场的分分布进行行了研究究，研究究结果表表明，感感应电流流呈环带带分布，涡流场场极大值值首先位位于紧挨挨发射回回线的地地表下，随着时时间推移移，该极极大值沿沿着与地地表成330倾角的的锥形斜斜面向下下、向外外移动、强度逐逐渐减弱弱。任一时刻刻地下涡涡旋电流流在地表表产生的的磁场可可以等效效为一个个水平环环状线电电流的磁磁场。在在发射电电流刚关关断时，该环状状线电流流紧接发发射回线线，与发发射回线线具有相相同的形形状。随随着时间间推移，该电流流环向下下、向外外扩散，并逐渐渐变形为为圆电流流环（见见图2-1-664）。从图图中可以以看到，等效电电流环很很象从发发射回线线中“吹”出来

55、的的一系列列“烟圈”，因此此，人们们将地下下涡旋电电流向下下、向外外扩散的的过程形形象地称称为“烟圈效效应”。图2-11-64瞬变变电磁场场烟圈地下感应应涡流向向下、向向外扩散散的速度度与大地地导电率率有关。导电性性越好，扩散速速度越慢慢，这意意味着在在导电性性较好的的大地上上，能在在更长的的延时后后观测到到大地瞬瞬变电磁磁场。从“烟圈圈效应”的观点点看，早早期瞬变变电磁场场是由近地表表的感应应电流产产生的，反映浅浅部电性性分布；晚期瞬瞬变电磁磁场主要要是由深深部的感感应电流流产生的的，反映映深部的的电性分分布。因因此，观观测和研研究大地地瞬变电电磁场随随时间的的变化规规律，可可以探测测大地电

56、电位的垂垂向变化化。瞬变电磁磁场的探探测深度度主要由由测量时时间和地地下介质质的电阻阻率来确确定。当当地下为为均匀介介质时，地面发发送线圈圈中的电电流被切切断后，感应电电流随时时间向地地下扩散散，电流流被关断断后某一一时刻地地下最大大涡流所所在深度度由下式式计算 (11-4-7)当地下介介质的平平均电阻阻率为115，测测量时间间取200ms，探测深深度即达达2188米。至至于发送送回线（接收回回线）与与探测深深度的关关系，只只是为了了保证接接收线框框内有足足够的信信号强度度。同时时，由于于回线在在一定的的范围内内线框越越小，其其体积效效应也越越小，其其横向、纵向分分辨率也也愈高。2.瞬变变电磁

57、测测深的装装置形式式1）重叠叠回线装装置与中中心回线线装置如图2-1-65所示示，重叠叠回线装装置是发发送回线线与接收收回线相相重合敷敷设，但但由于有有互感现现象，故故在野外外施工时时将两者者分开112mm的距离离。TEEM方法法的供电电和测量量在时间间上是互互相分开开的，因因此发送送回线TTx与接接收回线线Rx可以以共用一一个回线线，称之之为共圈圈回线。重叠回回线装置置是频率率域方法法无法实实现的装装置，它它与地质质探测对对象有最最佳耦合合，重叠叠回线装装置响应应曲线形形态简单单，具有有较高的的接收电电平、较较好的穿穿透深度度及异常常便于分分析解释释等特点点。图2-11-65瞬变变电磁法法的

58、重叠叠回线装装置和中中心回线线装置中心回线线装置是是使用小小型多匝匝接收线线圈（或或探头）放置于于边长为为L的发发送回线线中心观观测的装装置，常常用于探探测1kkm以内内的中、浅层测测深工作作。中心心回线装装置和重重叠回线线装置都都属于同同点装置置。因此此，它具具有和重重叠回线线装置相相似的特特点，但但由于其其线框边边长较小小，纵横横向分辨辨率高，受外部部干扰较较小，对对施工环境境要求较较低，适适应面较较宽。2）磁偶偶源装置置偶极装置置是保持发射射线圈和和接收线线圈的距距离不变变，整个系系统沿测测线逐点点移动观观测，偶偶极装置置具有轻轻便灵活活的特点点，它可可以采用用不同位位置和方方向去激激发

59、导体体及观测测多个分分量，对对矿体有有较好的的分辨能能力。由由于收、发线圈圈分离，消除了了两互感感作用。但是，偶极装装置是动动源装置置，发送送磁矩不可能能做得很很大，因因此探测测深度受受到限制制。另外外，偶极极装置所所观测到到的时间间特性曲曲线复杂杂，给解解释带来来一定的的困难。图2-11-66 瞬变电电磁法偶偶极装置置3）大定定源回线线装置煤田水文文勘查中中常用的的大定源源回线装装置其发发射线框框为边长长达数百百米甚至至千米的的矩形回回线，采采用小型型线圈（或探头头）在回回线内部部中心11/3面面积范围围内逐点点测量（见见图2-11-67）。一般般采用发发电机作作为大功率电源源，供电电电流均

60、均达200A以上上，这种场场源具有有发射磁磁矩大、磁场均均匀及随随距离衰衰减慢等等特点，适合于于深部水水文勘查查。铺好好回线后后，可采采用多台台接收机机同时工工作，因因此工作作效率高高，成本本低。图2-11-67大定源源回线装装置1.4.5.4 可控控源音频频大地电电磁测深深法可控源音音频大地地电磁法法(CSSAMTT)是220世纪纪7080年年代在大大地电磁磁法(MMT)和和音频大大地电磁磁法(AAMT)的基础础上发展展起来的的可控源源频率测测深方法法，它具有有探测深深度大、横向分辨辨能力较较强、观观测效率率高、兼有测测深和剖剖面研究究双重特特点，是研究究深部地地质构造造、寻找找隐伏矿矿和地