电法教程

A M N a M a N B B
A
B
A
M N a
2.5. 方法应用 FDG-A防爆多功能高密度电法仪其方法主要分高密度电 法和普通电法两种， A、高密度电法 高密度电法其主要功能是解决已形成巷道的顶底板剖面 上的含水地质异常体。 B、常规电法（普通电法） 常规电法其主要功能是解决掘进巷道独头前方的含水地 质异常体。
2.1 温纳排列
温纳排列的规律是A、M、N、B四极依次等间距排列， 逐点向前移动。A、B是供电电极，M、N是测量电极， AM=MN=NB。间隔系数n＝1时，AM＝MN＝NB＝a；间隔系数n 逐渐增大，四个电极之间的间距也同时增大，AM＝MN＝NB ＝na。装置系数K=2π a。
2.2 偶极排列 偶极排列的规律是A、B、M、N四极依次排列，逐点向前 移动。A、B是供电电极，M、N是测量电极，AB＝MN＝a。 间隔系数n＝1时，AB＝MN＝a，BM＝a；间隔系数n逐渐 增大，BM电极之间的间距也逐渐增大，AB＝MN＝a，BM＝na。
的电阻率变化和影响因素做一简单介绍。
在煤田电法勘探中，研究的主要对象是沉积岩，如砂页 岩、石灰岩、煤层等，这些沉积岩层其导电方式通常是以 离子导电为主，因此其电阻率很大程度上决定其岩层含水 性情况，如第四系砾岩层在非常干燥的情况下，电阻率
可达数千甚至上万欧姆·米，而当它饱含地下水时，特别 是含有矿化度较高的地下水时，电阻率可降为几十到几个 欧姆·米。因此，在煤田电法工作中，我们将特别重视岩
某些常见岩石电阻率
电阻率（Ω ·m） 2 5 10 ～10 2 5 10 ～10 4 5 10 ～10 2 3 10 ～10 3 10～10 2 10～10 2 10～10 -1 10 ～10 -4 3 10 ～10 2 4 10 ～10 5 10～10 2 5 10 ～10 岩石名称 辉绿岩 玄武岩 辉长岩 砾岩 泥岩 肥煤 褐煤 电阻率（Ω ·m） 2 5 10 ～10 2 5 10 ～10 2 5 10 ～10 4 10～10 2 10～10 2 4 10 ～10 2 10～10
装置系数K=π n(n+1)(n+2)a。
2.3 三极排列 三极排列的布线特点是供电电极A和测量电极MN在测线 上逐点向前移动，而供电电极B布置在无穷远处并与测线垂 直，MN＝a。 间隔系数n＝1时，AM＝a，MN＝a；间隔系数n逐渐增大，
AM电极之间的间距也逐渐增大，AM＝na，MN＝a。装置系数
定电阻率大小的主要因素。 岩石中水溶液的分布状态，是决定该岩石电阻率大小的 因素之一。显然，如果水溶液在岩石中呈分散和不连通的 方式存在，则对岩层电阻率影响较小，而呈互相连通状态
分布时，则对岩层电阻率影响较大，使岩层电阻率大大
降低。岩层中水溶液的电阻率大小，直接影响岩层电阻率的 大小；而其水溶液电阻率大小又与其所含盐类浓度有明显 的关系，含盐浓度大则电阻率显著降低。实验证明，含盐
长补短是提高物探资料解释精度和可靠性的必由之路。随
着勘探技术和电子技术的不断发展，对于现代化矿井，应
不断更新观念，大胆采用新物探技术，进一步提高探测效
果为采掘生产提供更加可靠的地质资料。
谢谢各位 领导专家
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裂隙发育（如断层附近），并且在地下水和研究岩溶及孔
隙带，断层带的基本前提。 对大多数沉积岩层和变质岩层，如泥岩，片岩，煤系 地层等，它们由很多薄层相互交替组成。这种类型岩层其 电阻率具有明显的方向性，即沿层理方向和垂直层理方向 呈现的导电性是不一样的，在电法勘探中把这种现象称之
为岩石的各向异性。显而易见，根据电阻率、并联道理，
量由每公升千分之几到十分之几克之间变化，水溶液电阻
率可达几百倍的明显变化，因此，岩层在同样含水情况下， 由于所处的水文地质条件的不同，其含盐浓度不一样，则 其岩层电阻率有较大的差别 岩石电阻率与含水孔隙度有明显的关系，一般说，孔隙 度小的岩石，电阻率较高（如岩浆岩，大部分变质岩和沉 积岩中的石灰岩等），常可达数百甚至数千欧姆· 米；而孔
层含水性的研究。
各类岩石中，一般说来，岩浆岩的电阻率较沉积岩高，
而变质岩又多数比岩浆岩高。在沉积岩中，水化学沉积岩
（如石灰岩等）电阻率最高，而泥质，粘土类岩石呈低电 阻反映，砂岩、粉砂岩属中阻岩石，而砾岩或砾石层则电 阻率变化较大。但在一定水文地质条件下，有的变质岩电 阻率也可能和沉积岩相近（如云南某些地区的绿泥石片岩
FDG-A防爆多功能高密度电法仪是以观测视电阻率的变 化为基础，来研究地下不同介质的分布情况的一种物探仪 器设备。现场工作时，一次性布置多根电极，由仪器自动
控制进行电极转换。测量时，仪器通过两供电电极（如A、
U B）向地下供电，由测量电极（如M、N）进行测量。由测量
MN
的电位差和供电电流计算视电阻率，视电阻率的计算公式 如下： PS KUMN
我们可以知道沿层理方向的电阻率ρ t（称纵向电阻率）， 要比垂直层理方向的电阻率ρ n（称横向电阻率）要低，即 ρ n>ρ t。在电法勘探中，为描述岩石的各向异性大小，通 常用各向异性系数λ 来表示：
n t 1
在自然界里，同种岩石由于所处的环境的差异，因而各向 异性系数λ也不是一个固定数值，常在某一范围内变化。如 煤系地层通常是由砂页岩，煤层交替组成，各向异性是显
等），有的岩浆岩电阻率也呈低阻反映（如某些有大
量气泡状和杏仁状结构的玄武岩）某些高阻岩石风化后有 时也呈低电阻反映。 理论和实践证明，各种沉积岩层电阻率大小与其含水性 有密切的关系，同时还决定水中含盐浓度（各种天然状态 下的水的电阻率大小见表）。因此，岩层中含水量多少，
以及水溶液的含水浓度及其在岩层中存在的状态便成为决
a、矿井地下水勘探、超前地下水探测、工作面底板透水探 测;
b、水文工程、堤坝隐患和渗漏探测; c、工程地质勘查（岩溶、滑坡等）; d、洞体探测、考古工作等. 5、探测成果图
普通电法超前探测结果
图 一
高密度探测成果图 图 一
图 二
6、较同类产品的优势与劣势 FDG-A防爆高密度电法探测系统是目前国内唯一集高密 度电法、常规电法、超前探测方法于一体的防爆型仪器。
隙度大渗透性小的岩石（如黄土,粘土,各种泥岩等），
表1
名称 雨水 电阻率 ·m） >100 （Ω
几种水的电阻率
潜水 <100 海水 -1 0 10 ～10 矿井水 0 10
河水 1 2 10 ～10
表2
岩类 岩浆岩 岩石名称 花岗岩 正长岩 闪长岩 石灰岩 砂岩 粉砂岩 亚粘土 粘土 无烟煤 片麻岩 石英岩 大理岩
2.5中间梯度法 中间梯度排列的规律是A、M、N、B四极依次排列，供 电电极A、B的距离取得很大，且固定不动，测量电极M、N 在其中间1/3地段逐点测量，记录点取在MN的中点， MN＝a。AM为供电电极A到测量电极的距离，BN为供电
电极B到测量电极N的距离，AM和BN随MN的移动会有所变化，
但MN始终为a，AM+a+BN=AB。
著的。在电法工作中必须考虑它的影响，否则会造成解释
上的误差。
1.3 工作原理 工作原理直流电法勘探通常是通过一对接地电极A、B 把电流供入大地，而通过另一对接地电极M、N观测岩石电
阻率所必需的电位或电位差信息。用电极M、N间的电流I和
电位差Δ UMN值（如下图所示），计算出视电阻率值ρ s， 是基于电阻率差异来探测目标。
是第一台防爆多功能高密度电法仪。
7、总结 井下物探原始数据作为现场第一手资料，其真实性和完整 性直接关系到后期的数据处理结果，因此现场数据的采集 是矿井物探中最为关键的一个环节，如在此环节出现问题，
比如现场数据采集过程中环境干扰因素太多，不满足采集
条件，即便数据采集到，而后的处理结果可能与实际地质 构造的性质及位置有较大差异，从而失去实际指导意义。 为保证原始数据采集
/I
这里： MN 是MN电极间电位差； U I—是AB线路中供电电流强度； AM、AN、BM、BN—为电极间距。
这样，通过测量、分析视电阻率的相对变化可以推断介质
电性变化情况。 2 主要工作方法 高密度电法的工作方法主要有：温纳α 、温纳β 、温 纳γ 、偶极、二极、三极、对称四极等电极排列装置，也 可以根据用户需要定制电极排列装置；
岩土工程物探研究所 FDG-A防爆多功能高密度电法仪
汇报人：曹吉胜
煤炭科学研究总院重庆研究院
1、系统结构及工作原理 1.1 仪器构成 由主机、高压电源箱、电缆、铜电极、充电器等部分组成 （如下图所示）。
1.2
岩石电阻率 在电法勘探中，岩层（或岩石）电性差异是进行电法工 作的物理前提，即在直流电法中，主要是借助于研究岩层 （或岩石）电阻率的差异来解决各种地质问题的。这里主 要对岩层电阻率，特别是煤田上经常遇到的各种沉积岩层
K=2π n(n+1)a。
2.4 对称四极 对称四极排列的规律是A、M、N、B四极依次排列，逐 点向前移动。A、B是供电电极，M、N是测量电极，MN＝a。 间隔系数n＝1时，AM＝NB＝a，MN＝a；间隔系数n逐渐 增大，AM和NB电极之间的间距也逐渐增大，AM＝NB＝na，
MN＝a。装置系数K=π n(n+1)a。
沉积岩
变质岩
板岩
10～10
3
其电阻率较低，有几到几十欧姆·米的变化；对于孔隙度大 而渗透性强的岩石（如砾岩，砂岩，砾石层等）其电阻率 则随水文地质条件的不同而有较大的变化范围。当它们饱
含矿化度高的地下水时，电阻率只有几十甚至几个欧
姆·米；当它们十分干燥时，则电阻率可以达几百甚至几 千欧姆·米。 岩层电阻率与岩石的裂隙率，岩溶发育程度有较大的关 系。如果在可溶性岩石分布地区（如石灰岩地区），由于 岩溶十分发育，且岩溶位于地下水面以下，则岩溶发育地 段的岩层电阻率出现区域性降低。对于固结岩石来说，当