各种电法勘探方法的特点与应用

【摘 要】电法勘探是按照地壳中各类岩石或矿体的电磁学的导电性、导磁性、介电性和电化学特性的差异，通过对电磁场或电化学场的空间分布规律及时间特性的观测和研究，勘查地质构造和寻找有用矿产的物探方法。本文主要阐述了电阻率法、瞬变电磁法、CSAMT法等煤矿电法物探方法的特点以及电法勘探方法在煤矿的应用等问题。

【关键词】电法勘探；特点；应用

电法勘探是按照地壳中各类岩石或矿体的电磁学的导电性、导磁性、介电性和电化学特性的差异，通过对电磁场或电化学场的空间分布规律及时间特性的观测和研究，勘查地质构造和寻找有用矿产的物探方法。电法勘探方法，根据电磁场的时间特性划分为直流电法，即电阻率法；脉冲瞬变场法等。地下岩层电学性质的差异是电法勘探的条件，研究岩石的导电性便于理解电法勘探的原理。电阻率是表征岩石和煤性质的重要物理参数，岩石和煤的电阻率不同程度依赖于它们的成分、结构、所含水分等因素，随着影响因素的改变而在较大范围内变化。所以，在一定地质、物性条件下，应通过测定岩石或煤的电阻率解决煤矿生产中存在的一些地质问题。不同电法勘探方法因研究地球物理场及观测方式有所不同，在解决地质问题能力、野外测区地质条件适应性及工作效率等方面都有一定差异。因此，在实际工作中，要按地质任务的地电条件，合理选择方法，扬长避短。也可采用多种方法进行综合应用，实施优势互补。

1、煤矿电法物探方法的特点

1.1电阻率法特点

电阻率法在理论上比较完善，资料解释比较简单，技术较为成熟；电阻率法是体积勘探，对浅层的地质异常体分辨能力强，而随勘探深度的加大，分辨能力不断下降；对高阻、低阻地质异常体都有良好反映；电阻率法受浅部高阻屏蔽影响较大，不太适合地表干燥地区工作；电阻率法通过扩大供电极距提高勘探深度，地形影响较大，不适合地形复杂矿区的勘探，劳动强度也大，生产效率不高。

1.2瞬变电磁法特点

观测断电后的纯二次场，可克服复杂的一次场补偿问题，受地形影响不大；单脉冲激发能获得多信息的整条瞬变电场衰减曲线，通过加大发射功率和多次叠加，能较大提高信噪比，加大勘探深度；采用不接地回线装置，适合各较复杂地形环境下的野外工作，尤其是直流电法无法施工的干旱沙漠地区；因瞬变电磁法的探测深度取决于大地电阻率和仪器的采样时间，能通过调节发送功率、仪器采样时间，有利于控制探测区域；可运用各种的装置形式，提高横、纵向分辨能力；对发送回线的形状、方位和点位要求不高，测地工作简单，能通过流水作业实现较高效率；在低阻围岩区，因多道观测，早期场的地形影响比较容易分辨。

1.3CSAMT法的特点

与直流电法勘探比较它有以下优点：

能在较强干扰区的矿区及外围或在城市、郊区进行工作。利用改变频率而不改变几何尺寸进行不同深度的电测深，能提高工作效率，减轻劳动强度，一次发射，能同时完成七个点的电磁测深。通过增加接收频点和采用整条断面反演，能有效提高分辨能力。地形相对影响小，能使地形影响降至最低。勘探深度范围大，能达到1~2km高阻屏蔽作用小。此法使用交变电磁场，它能穿过高阻层，尤其是高阻薄层。一些无法用直流电法探测到的高阻薄层下的地质体，运用此法可获得较好反映。

同时，该法也有其缺点，一是存在近场区问题。因所使用的仪器设备发送功率受限，为有足够强度的观测信号，收发距相对趋肤深度较小时，电磁场进入过渡区或近区。而卡尼亚电阻率计算公式是按远区（或称波区）条件导出的。在过渡区或近区，卡尼亚电阻率p。出现畸变，在均匀大地环境下，算出的也偏离大地的真电阻率，即非波区场效应或近场效应。为克服此现象，应对原始数据进行近场校正。二是存在静态效应。这是因地表浅层存在较大的电性差异导致一系列高阻或低阻密集带，应通过空间滤波的方法进行静态改正。

2、电法勘探方法在煤矿的应用

电法勘探的应用范围较为广泛，在煤炭资源勘查等方面的地质任务，一是圈定含煤盆地、储煤构造和煤系地层的分布区域，提供新生界或煤系上覆地层厚度，煤系基地起伏和埋藏深度。二是控制褶曲及落差较大断层位置和延展等情况。三是在薄覆盖区追踪隐伏煤层露头位置。四是圈定煤层自燃后火烧区或正在燃烧煤层范围、边界。

目前，电法已从以前找煤工作转换为服务于煤矿高效和安全生产，在煤矿地质、水文地质上的主要地质任务：一是勘探工作区的构造形态，断层、褶皱等地质构造的产状，追踪地质构造的延伸和布展方向，为划分水文地质单元、研究水文地质问题提供地质资料。二是探明矿区主要含水层和隔水层的埋深、层厚、产状和隐伏导水通道的位置。三是探明采区主要控水构造及岩溶、裂隙发育带等位置，并对它的富水性进行评价。四是探明采煤下作面顶、底板岩层或掘进巷道前方隐伏导水通道和含水体的位置。五是探明老窑采空区，圈定采空区积水范围。六是进行防治水工程质量评价，如注浆效果检测等。

为提高电法勘探的精度和效率，在进行采区三维地震勘探时要进行水文电法勘探，能节省电法工作的测地工作，能把地震勘探对构造的精确定位与电法对含水性敏感结合起来综合解释，可提高水文勘探的可靠性，主要煤矿电法勘探方法的特点和主要应用如下：

（1）直流电法。特点是方法较为成熟，施工技术简单，可抗干扰；体积效应影响较大，随着勘探深度的增大，分辨率快速下降；施工效率较低，工作量较大。一般用在小于500m的浅部水文勘探，如第四系含水层、覆盖层厚度、断层裂隙带、岩溶、采空区等的勘查。

（2）瞬变电磁测探法。特点是体积效应较小、分辨率高、施工效率高；可穿透高阻屏蔽层，勘探深度较大；抗干扰能力比直流电法低；受地表设施干扰较大；有浅部勘探盲区。一般用在小于1000m的中深部水文勘探，如砂岩富水区、断层裂隙带、岩溶裂隙、采空区等。

（3）CSAMT。特点是可穿透高阻屏蔽层，勘探深度较大；横向分辨率较高、施工效率好；受地表不均匀体影响较大；存在过渡区；资料处理复杂。能用在1500m的中深部水文勘探，如砂岩富水区、断层裂隙带、岩溶裂隙、地热等的勘查。