矿井地球物理勘探技术及其应用
1 概述
2 高密度电阻率成像技术及其应用 3 工作面电磁波CT探测技术及其应用 4 弹性波CT探测技术及其应用 5 地质雷达探测技术及其应用 6 高分辨率三维地震勘探
1 概述
早在二十世纪八十年代，由于地球物理探测技术在矿井地质中的应用，矿井地质工作得到前所未有的发展，这些技术的应用对保障煤矿安全起到极其重要作用[1]。
近几年来，随着开采深度的进一步加大和开采上限进一步提高，矿井地质工作技术难度越来越大，对地球物理探测技术的要求越来越高。随着科学技术的发展和仪器设备的日臻先进，一些地球物理探测新技术应运而生。无论是探测精度和分辨率，还是探测准确度和可信度，都得到大幅度提高，从而保障了煤矿安全生产，促进了矿井地质工作的科技进步。
目前，矿井地质工作中地球物理探测新技术主要有高密度电阻率成像技术、电磁波CT探测技术、弹性波CT探测技术、地质雷达探测技术、高分辨率三维地震勘探技术等，这些新技术主要根据不同的物理现象和岩层不同的物理性质，来进行矿井不良地质体和岩体灾变现象探测，从而指导矿井地质工作。
2 高密度电阻率成像技术及其应用
高密度电阻率成像法是集电测深和电剖面于一体的一种多装置、多极距的组合方法。它具有一次布极即可进行多点、多极距和多参数数据采集的优点。其显著特点是数据采样高、信息量大，因而能全面地反映出测量断面的电性特征[2]。数据处理中通过电阻率成像和求取比值参数，可突出异常信息，从而达到高效率、高精度、高分辨解决地质问题的效果。 相对于点电源场在地表分布为半空间而言，井下空间应为全空间，考虑到回采工作面煤层的电阻率值高（主要是气煤、肥煤），而顶底板围岩一般为砂页岩类，其电阻率比煤层低得多，因此，回采工作面底板(或顶板)上点电源的电流分布可近似看作半空间，这一近似不影响探测地质效果。
正常岩层中存在含水体，其电场响应特征表现为视电阻率降低，富水性越强，视电阻率越低，通过高密度电阻率成像法探测，可以比较准确地圈定低阻异常区，从而判断是否存在含水体及含水程度。
2.1 工作方法
高密度电阻率成像法一般采用温纳三电位电极系。三电位电极系是由温纳对称四极装置、偶极装置、微分装置组合而成的一种多装置系统[2]，如图2.1所示。
在井下沿工作面回风巷和运输巷布设测线，并按一定间隔布置好电极，观测时只需要利用电极转换开关，便可依次将四个按一定规律组合的电极进行测量，从而在一个测点上获得三个观测系统的观测值。测量断面如图2.2所示。
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图2.1 三电位电极系示意图
(a) 温纳四极装置 (b)偶极装置 (c)微分装置
（AB为供电电极，MN为测量电极，I测量供电电流，△U测量电位差） 具体测量方法为：首先以固定点距沿巷道测线布置一系列电极，相邻电极间距为x，取装置电极距a?ix(i?1,2,?,n)，将相距为a的一组电极排列经转换开关接到仪器上，通过转换开关改变装置类型，一次完成该测点各种装置形式的视电阻率?S观测（电极排列中点为测点或记录点，记录深度为a，图2所示为i?2时a?2x，对于6号8号10号12号电极组成的排列， 9号点是该排列中点，即为记录点，记录深度为a?2x）；一个测点观测完后，通过开关转换到下一相邻测点对应的电极，以同样方法进行观测，直到电极距为a的整条剖面观测完为止。改变电极距，重复以上观测，直到a?nx测量结束。
图2.2高密度电阻率成像法测量断面示意图
点距x的选择，主要依据探测精度要求，精度要求越高，x应越小。当x确定后，最大
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电极距a?nx决定于预期探测深度，深度越深，a要求越大，但一般隔离系数n最大值不超过15为好。
煤矿井下工业电干扰极其严重，在测量方法上要采取一些技术措施，保证采集的数据准确可靠。
另外，