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0 矿井地球物理勘探总论1

0.1 术语定义1

0.2 矿井地球物理勘探概述1

0.2.1 矿井物探1

0.2.2 矿井物探主要类型及应用6

0.3 综合物探10

0.3.1 综合物探10

0.3.2 综合物探的搭配原则11

0.3.3 综合物探的设计和技术要求12

0.3.4 资料的综合分析13

第一篇 煤田高分辨地震勘探17

1 地震勘探概述17

1.1 术语定义17

1.2 地震勘探简介18

1.2.1 地震勘探方法18

1.2.2 地震勘探中的主要矛盾18

1.2.3 地震勘探的发展19

1.2.4 国内地震勘探概况19

1.2.5 地震勘探的前提及相关的波20

1.2.6 地震勘探的工作阶段20

1.3 地震勘探方法分类21

1.3.1 按激发、接收方式分类21

1.3.2 按波的类型分类22

1.4 几何地震学与波动地震学23

1.4.1 地震波的运动学与几何地震学23

1.4.2 物理地震学与波动地震学27

1.4.3 几何地震学与波动地震学的关系29

1.5 地震波的频谱29

1.5.1 频谱分析29

1.5.2 地震波的频谱特征30

1.5.3 采样定理30

1.5.4 数字滤波31

1.6 分辨率与信噪比31

1.6.1 地震波的分辨率31

1.6.2 高分辨率地震勘探的特点与现状38

1.6.3 高分辨率地震勘探能解决的矿井地质问题39

1.6.4 干扰波及其对勘探效果的影响39

2 煤田高分辨地震勘探的数据采集44

2.1 术语定义44

2.2 试验工作44

2.2.1 试验工作的基本原则44

2.2.2 干扰波调查45

2.2.3 激发方式试验45

2.2.4 接收方式试验45

2.2.5 仪器因素45

2.3 测线布置46

2.3.1 测线布置的原则46

2.3.2 勘探阶段与测网47

2.4 观测系统48

2.4.1 观测系统分类48

2.4.2 观测系统选择步骤49

2.4.3 观测系统参数的选择49

2.4.4 三维束状观测系统的演变52

2.4.5 特殊观测系统54

2.5 地震波的接收55

2.5.1 接收设备55

2.5.2 接收参数的选择57

2.5.3 组合58

2.5.4 检波器的埋置59

2.6 地震波的激发59

2.6.1 震源类型59

2.6.2 井深、药量59

2.6.3 激发方向61

2.7 地震波速度的测定61

2.7.1 地震测井（积分测井或声测井）62

2.7.2 微分地层测井（连续速度测井或声测井）62

2.7.3 微地震测井62

2.7.4 折射波法（小折射）62

2.8 野外资料的验收63

2.8.1 资料整理63

2.8.2 资料验收63

2.8.3 原始质量要求64

2.8.4 原始资料的评价64

3 煤田高分辨地震勘探数据处理65

3.1 术语定义65

3.2 基本要求与主要措施65

3.3 关键模块66

3.3.1 空间属性69

3.3.2 静校正69

3.3.3 滤波71

3.3.4 反褶积71

3.3.5 叠加72

3.3.6 偏移77

3.4 基础处理参考流程82

3.4.1 参考流程82

3.4.2 几点说明83

3.4.3 处理成果的评价83

4 煤田高分辨地震勘探资料解释84

4.1 术语定义84

4.2 地震剖面的对比解释84

4.2.1 地震反射波与地层84

4.2.2 地震资料与地质体85

4.2.3 地震波的对比原则及方法86

4.2.4 叠加剖面上特殊波的标志87

4.2.5 测线方向与地层倾角90

4.3 地震资料的构造解释90

4.3.1 断层的解释90

4.3.2 褶曲的解释92

4.3.3 陷落柱的解释92

4.4 时深转换96

4.4.1 时深转换速度参数96

4.4.2 速度分析97

4.4.3 时深转换98

4.5 薄层反射与煤层解释98

4.5.1 薄层反射模型98

4.5.2 单一煤层的反射100

4.5.3 薄层反射振幅利用100

4.5.4 煤层解释101

4.6 地震资料解释的误区108

4.7 图件制作110

4.7.1 t0图件的制作110

4.7.2 构造图件的制作111

4.7.3 地震地质剖面的制作111

4.8 目标处理技术111

4.8.1 相干／方差体技术111

4.8.2 正演115

4.8.3 约束反演119

4.8.4 零炮检距剖面多项式拟合122

4.8.5 小波变换123

4.8.6 AVO126

5 其他方法127

5.1 术语定义127

5.2 折射波法127

5.3 微动监测128

5.4 VSP地震观测128

5.5 多波及多分量地震勘探129

第二篇 矿井地震勘探133

6 槽波勘探133

6.1 术语定义133

6.2 槽波勘探的基本概念133

6.2.1 基本原理133

6.2.2 槽波地震勘探仪器135

6.2.3 槽波地震勘探方法分类136

6.3 槽波地震勘探工作方法137

6.3.1 巷道中槽波地震法观测系统137

6.3.2 施工方法138

6.4 槽波地震勘探资料的数据处理与解释139

6.4.1 数据处理139

6.4.2 资料解释141

7 瑞利波探测145

7.1 术语定义145

7.2 瑞利波探查的基本概念145

7.2.1 基本原理145

7.2.2 仪器设备146

7.3 工作方法149

7.3.1 现场数据采集149

7.3.2 数据处理149

7.4 资料解释及应用152

7.4.1 地层界面的异常特征152

7.4.2 洞穴界面的异常特征152

7.4.3 断层界面的异常特征154

8 井下地震勘探155

8.1 术语定义155

8.2 概述155

8.2.1 方法原理155

8.2.2 应用条件及特点156

8.2.3 探测内容156

8.3 井下地震数据采集系统157

8.3.1 地震仪器设备157

8.3.2 井下震源157

8.3.3 井下检波器159

8.4 工作方法159

8.4.1 测线布置159

8.4.2 井下探测激发接收系统的特殊性及要求161

8.4.3 资料处理与解释162

8.5 探测应用与效果163

8.5.1 断层构造探测163

8.5.2 矿井水文地质条件评测164

8.5.3 煤层厚度探测165

8.5.4 煤岩体注浆质量评价167

9 其他地震勘探方法169

9.1 术语定义169

9.2 采面震波CT技术169

9.2.1 概述169

9.2.2 CT方法原理169

9.2.3 井下工作方法171

9.2.4 矿井探测应用173

9.3 巷道地震反射波超前探测技术184

9.3.1 反射波时距曲线特征分析185

9.3.2 反射波提取技术187

9.3.3 绕射扫描叠加偏移技术188

9.3.4 应用案例190

9.3.5 矿井地震超前探测仪器设备简介及极化偏移新方法194

第三篇 电法勘探201

10 直流电法勘探201

10.1 术语定义201

10.2 电阻率法基础201

10.2.1 岩、矿石的电阻率201

10.2.2 电阻率的测定203

10.2.3 直流电法勘探的种类203

10.3 电阻率剖面法204

10.3.1 基本装置形式205

10.3.2 电剖面法的应用条件207

10.3.3 不宜开展电剖面法工作的地区208

10.3.4 电极距的选择208

10.3.5 电剖面法的主要成果图208

10.3.6 各种电剖面法的比较209

10.4 电阻率测深法210

10.4.1 基本装置形式210

10.4.2 电测深法的应用条件212

10.4.3 不宜开展电测深法工作的情况212

10.4.4 装置与电极距213

10.4.5 水平层状地电断面电测深曲线类型213

10.4.6 电测深资料解释215

10.5 高密度电阻率法220

10.5.1 高密度电阻率勘探系统220

10.5.2 三电位电极系220

10.5.3 技术要求221

10.5.4 数据处理方法221

10.5.5 资料解释222

10.6 自然电位法222

10.6.1 基本原理222

10.6.2 观测方法222

10.6.3 技术要求222

10.6.4 成果表达形式223

10.6.5 资料解释原则223

10.7 充电法224

10.7.1 基本原理224

10.7.2 观测方法224

10.7.3 技术要求224

10.7.4 成果表达形式225

10.7.5 资料解释原则225

10.8 激发极化法226

10.8.1 基本原理226

10.8.2 观测方法226

10.8.3 激电常用参数227

10.8.4 技术要求228

10.8.5 资料解释228

11 矿井直流电法勘探229

11.1 术语定义229

11.2 矿井电阻率法基本原理229

11.3 矿井电剖面法232

11.4 矿井直流电测深法234

11.5 矿井直流电法超前探测技术242

11.5.1 矿井直流电法超前探测原理242

11.5.2 三极超前探测的资料解释及其图示方法244

11.6 矿井直流电透视法245

11.6.1 矿井直流电透视原理245

11.6.2 赤道偶极-偶极法246

11.6.3 煤层偶极-偶极法247

11.6.4 直流电透视法正演模拟结果分析248

11.6.5 井下施工方法技术249

11.6.6 直流电透视法资料解释方法249

11.7 音频电透视技术250

11.7.1 低频交流与直流等值原理250

11.7.2 电穿透法解释方法与图示方法254

11.8 矿井直流电法勘探中的其他问题256

11.9 矿井直流电法勘探应用实例257

11.9.1 矿井突水、导水通道综合探测257

11.9.2 煤矿采区、工作面含水构造的探测264

11.9.3 探测陷落柱及其富水性266

11.9.4 工作面附近煤层底板隔水层、含水层富水性、潜在突水点探测267

11.9.5 山东某煤矿3306工作面顶板水探测270

11.9.6 综合矿井物探方法探测陷落柱274

11.9.7 矿井直流电法探测顶板采空区水及其分布规律277

12 大地电磁测深法勘探280

12.1 术语定义280

12.2 基本原理280

12.2.1 吉洪诺夫-卡尼尔模型与水平层状介质中的平面电磁波280

12.2.2 视电阻率的概念与测深原理281

12.2.3 二维介质的MT方法281

12.3 野外工作方法与技术283

12.3.1 MT解决的地质任务283

12.3.2 MT的应用条件283

12.3.3 野外工作283

12.4 仪器设备284

12.5 数据处理与资料解释285

12.5.1 张量阻抗元素求取的Robust方法285

12.5.2 Robust算法流程286

12.5.3 远参考大地电磁测深法287

12.5.4 资料解释289

12.6 应用实例289

13 可控源音频大地电磁测深勘探293

13.1 术语定义293

13.2 CSAMT的基本理论293

13.3 电磁场表达式及视电阻率的概念295

13.4 CSAMT野外工作方法297

13.5 安全施工301

13.6 资料处理与资料解释301

13.6.1 资料处理301

13.6.2 图件编制302

13.6.3 资料解释303

13.7 CSAMT的特点303

13.8 应用实例304

14 瞬变电磁法勘探305

14.1 术语定义305

14.2 基本原理305

14.3 瞬变电磁法勘探的装置形式309

14.4 野外工作技术310

14.5 瞬变电磁法勘探的资料解释312

14.6 瞬变电磁法勘探的特点313

14.7 瞬变电磁法勘探的应用313

14.8 矿井瞬变电磁法317

14.8.1 矿井瞬变电磁法的基本原理318

14.8.2 矿井瞬变电磁法井下施工方法技术318

14.8.3 矿井瞬变电磁法超前探测技术319

14.8.4 矿井瞬变电磁法的资料解释321

14.8.5 矿井瞬变电磁法在煤层顶板水探测中的应用321

15 工作面无线电波透视324

15.1 术语定义324

15.2 工作面电磁波法探测原理324

15.2.1 煤层、围岩的主要电性特征324

15.2.2 电磁波在均匀介质中的传播特性325

15.3 工作方法327

15.3.1 工作面电磁波透视法327

15.3.2 计算机层析成像（CT）法333

15.3.3 仪器设备334

15.3.4 井下干扰因素分析及排除334

15.4 工作面电磁波探测的应用335

15.4.1 陷落柱探测335

15.4.2 断层探测336

15.4.3 煤层结构及煤厚变化探测337

16 矿井地质雷达338

16.1 术语定义338

16.2 概述338

16.3 矿井地质雷达探测原理338

16.3.1 探测原理338

16.3.2 矿井地质雷达方程338

16.3.3 与雷达波传播有关的煤岩层电性参数339

16.4 矿井地质雷达仪340

16.4.1 KDL-2矿井地质雷达仪的组成340

16.4.2 简单工作原理340

16.4.3 KDL-2矿井地质雷达仪主要技术指标341

16.4.4 KDL-2矿井地质雷达仪操作方法342

16.5 地质雷达探测工作方法342

16.5.1 测区地质地球物理资料的收集342

16.5.2 探测方法343

16.5.3 现场实测343

16.6 资料处理与解释344

16.6.1 确定雷达波在介质中的传播速度344

16.6.2 整理资料344

16.6.3 解释地质资料344

16.7 探测实例345

16.7.1 探测采煤工作面已知断层的尖灭点345

16.7.2 探测侧面空巷345

第四篇 重力、磁法、放射性勘探及遥感地质349

17 重力勘探349

17.1 术语定义349

17.2 基本原理349

17.3 工作方法与技术350

17.3.1 重力仪350

17.3.2 测网的布置及野外观测方法350

17.3.3 观测结果的整理351

17.4 数据处理与资料解释352

17.4.1 重力异常的平滑352

17.4.2 重力异常的识别和划分354

17.4.3 位场的转换354

17.4.4 重力勘探数据的反演方法354

17.5 重力异常的地质解释355

17.6 应用实例355

18 磁法勘探358

18.1 术语定义358

18.2 磁法勘探的基本概念358

18.2.1 地磁场358

18.2.2 磁异常359

18.2.3 岩（矿）石的磁性359

18.3 磁力仪和磁测工作方法360

18.3.1 磁力仪360

18.3.2 磁测工作方法362

18.3.3 航空磁测工作方法362

18.4 磁测数据的处理与解释362

18.4.1 磁测数据的整理及图示362

18.4.2 磁异常的数据处理364

18.4.3 磁异常的解释365

18.5 磁法勘探的应用366

18.5.1 利用磁异常确定断裂构造366

18.5.2 利用磁异常研究结晶基底岩性和基底起伏366

19 放射性勘探368

19.1 术语定义368

19.2 核辐射探测的基本知识368

19.2.1 放射性元素和核辐射现象368

19.2.2 射线与物质相互作用368

19.2.3 岩石和地表的天然核辐射370

19.3 核辐射场与水文地质和工程地质条件的关系370

19.3.1 放射性元素的迁移与地下水活动的关系370

19.3.2 放射性氡气的运移与地质构造的关系370

19.4 核辐射探测方法及仪器371

19.4.1 γ测量371

19.4.2 氡气测量371

19.4.3 α卡测量和静电α卡测量371

19.5 岩体核辐射探测的应用实例372

19.5.1 探测地下水372

19.5.2 探测隐伏构造373

19.5.3 在煤矿地质中的应用373

19.5.4 寻找古采空区374

19.5.5 矿井隐蔽火源探测374

20 遥感地质376

20.1 术语定义376

20.2 简介376

20.2.1 基本概念376

20.2.2 研究内容377

20.2.3 遥感技术分类377

20.2.4 遥感技术特点377

20.3 遥感基本原理378

20.3.1 电磁波的基本特征378

20.3.2 大气对电磁辐射传输的影响378

20.3.3 地物波谱特性379

20.3.4 色度学基本知识381

20.4 遥感图像类型与特性382

20.4.1 遥感平台382

20.4.2 遥感器383

20.4.3 遥感地面接收站384

20.5 遥感图像处理384

20.5.1 遥感图像光学增强技术384

20.5.2 遥感图像数字处理385

20.5.3 遥感图像数字处理系统385

20.6 地质解译标志与遥感图像地学分析方法386

20.6.1 概述386

20.6.2 地质解译标志386

20.6.3 遥感图像的地学解译方法389

20.7 遥感图像岩性解译、地层分析与编图389

20.7.1 三大岩类主要影像特征389

20.7.2 岩性解译要领与识别方法391

20.7.3 地层分析392

20.8 遥感图像构造解译与编图393

20.9 应用实例：工矿区地面沉降（陷）InSAR监测技术395

20.9.1 煤矿开采引起地面沉陷的特点395

20.9.2 煤矿区地表形变InSAR监测技术选择395

20.9.3 雷达数据及主要参数395

20.9.4 工作区地表形变InSAR监测内容395

20.9.5 D-InSAR基本数据处理方法396

20.9.6 PSInSAR时序分析关键技术397

20.9.7 兖矿地区开采沉陷历史状况InSAR动态监测结果397

20.9.8 结论399

第五篇 地球物理测井403

21 地球物理测井概述403

21.1 术语定义403

21.2 地球物理测井概述406

21.2.1 地球物理测井及发展概况406

21.2.2 测井地质任务407

21.2.3 测井方法分类407

21.2.4 不同煤岩层的主要物理特征409

21.3 测井方法411

21.3.1 电测井411

21.3.2 声波测井429

21.3.3 放射性测井436

21.3.4 其他测井448

22 测井数据的采集及测井质量控制466

22.1 术语定义466

22.2 测井数据的采集设备467

22.2.1 测井数据采集系统467

22.2.2 测井地面系统468

22.2.3 下井仪器468

22.2.4 测井数据采集流程469

22.3 测井质量控制及资料验收470

22.3.1 测井质量控制470

22.3.2 测井对仪器与设备的要求473

22.3.3 测井施工要求476

22.3.4 数据采集要求478

22.3.5 测井方法技术要求479

22.3.6 测井资料质量验收481

22.4 常见测井事故及处理486

22.4.1 常见测井工程事故及原因486

22.4.2 常见测井事故的处理487

23 测井资料解释与应用491

23.1 术语定义491

23.2 数字测井资料预处理492

23.2.1 测井信息形成492

23.2.2 测井资料的数字化记录设备492

23.2.3 测井资料预处理方法492

23.3 数字测井资料处理493

23.3.1 测井软件系统与资料数字处理的基本流程493

23.3.2 岩石和煤层的体积模型与基本公式495

23.3.3 体积模型的应用499

23.3.4 用统计分析法判断岩性与煤质502

23.3.5 岩石强度参数的计算508

23.4 测井曲线解释510

23.4.1 测井资料应用510

23.4.2 煤层定性定厚513

23.4.3 岩层解释与划分地层时代界面519

23.5 测井曲线综合对比及应用528

23.5.1 测井曲线综合对比528

23.5.2 研究地质构造和岩浆岩侵入536

23.6 煤层气测井资料解释540

23.6.1 煤层气测井的地质任务540

23.6.2 煤层气的测井方法540

23.6.3 煤层气测井资料解释543

23.7 测井专业设计与报告编制547

23.7.1 测井专业设计547

23.7.2 成果提交、验收548

23.7.3 测井专业技术报告549

参考文献551

后记554