地球物理勘探產(chǎn)生于二十世紀(jì)二十年代初，法國(guó)Corad和Marcei Schlumberger首創(chuàng)電法勘探技術(shù)，地震勘探方法最早的折射波法（1919~1921年），二十世紀(jì)三十年代美國(guó)地球物理工作者第一次用地震反射資料繪制出得克薩斯Ltberty地區(qū)鹽丘圖。隨后十年重力、磁法、電磁波法、測(cè)井以及海洋物探也得到了發(fā)展。為適應(yīng)第二次世界大戰(zhàn)的緊急需要，眾多物探方法用于探查礦產(chǎn)、潛水艇和火力陣地。其后物探基礎(chǔ)理論，電子學(xué)、計(jì)算機(jī)和信息處理等學(xué)科飛速發(fā)展，給物探技術(shù)發(fā)展提供了強(qiáng)有力技術(shù)支持。我國(guó)物探技術(shù)是從1939年開(kāi)始的，當(dāng)時(shí)，物探老前輩翁文波先生從英國(guó)倫敦大學(xué)獲得哲學(xué)博士學(xué)位回國(guó)后，在原中央大學(xué)物理系開(kāi)設(shè)地球物理課程，培養(yǎng)物探人才。1940年用自制的雙磁針不穩(wěn)定式磁力儀在天門(mén)油礦和四川溝氣礦進(jìn)行了重力試驗(yàn)。建國(guó)后，1951年石油部門(mén)成立我國(guó)第一個(gè)地震隊(duì)。煤炭部門(mén)于1954年8月組建煤炭系統(tǒng)第一個(gè)電法隊(duì)（地面電法隊(duì)）開(kāi)始煤田測(cè)井，隨后1955年在河北唐山開(kāi)灤煤礦建立第一個(gè)地震隊(duì)，五十年來(lái)全國(guó)地震隊(duì)伍已發(fā)展到幾十個(gè)，特別是80年代以來(lái)，由于數(shù)字地震儀的引進(jìn)，道數(shù)不斷擴(kuò)展，多次覆蓋、高分辨率地震和三維地震勘探的普及、資料處理和人機(jī)聯(lián)作解釋系統(tǒng)的發(fā)展，使煤炭物探技術(shù)在煤田勘探和煤礦生產(chǎn)中發(fā)揮著愈來(lái)愈重要的作用。礦井物探研究和應(yīng)用始于二十世紀(jì)六十年代，四十年來(lái)，各產(chǎn)煤國(guó)家根據(jù)自身地質(zhì)特點(diǎn)發(fā)展了不同物探方法。我國(guó)礦井物探起步較晚，近三十年來(lái)，礦井物探得到迅速發(fā)展，取得了顯著的地質(zhì)效果，但總體來(lái)看，我國(guó)礦井物探技術(shù)尤其是物探設(shè)備方面與世界先進(jìn)水平還有一定差距。

 

  礦井物探方法很多，較為有效和常用方法主要為無(wú)線電透射法、高分辨二維和三維地震勘探、槽波地震勘探、礦井直流電法、地質(zhì)雷達(dá)和聲波探測(cè)等方法。

 

  煤礦地震勘探，1975年唐山煤礦與重慶煤研所合作用瑞典六道輕便地震儀，用錘擊震源在井下進(jìn)行了折射波法試驗(yàn)，在厚度1.47~8m煤層中，測(cè)出的煤厚絕對(duì)誤差平均為 0.25m，盡管探測(cè)深度很小，但試驗(yàn)初步成功對(duì)各煤礦都有一定意義。隨后由折射波法試驗(yàn)發(fā)展為槽波法試驗(yàn)和應(yīng)用。1955年，F(xiàn).F.埃維遜在新西蘭煤礦一個(gè)煤層中首先激發(fā)與接收到煤層波（槽波），并預(yù)言可用于煤礦；1963年，Th.克雷及其合作者的研究奠定了槽波地震勘探的理論基礎(chǔ)。70年代末，提取與利用槽波埃里震相之后槽波勘探技術(shù)取得了突破性進(jìn)展。1980年前后，以法國(guó)、英國(guó)為首，澳、匈、捷、前蘇聯(lián)、美等國(guó)都先后發(fā)展起來(lái)。1977年，我國(guó)重慶煤分院、焦作礦業(yè)學(xué)業(yè)院、渭南煤礦專(zhuān)用設(shè)備儀器廠與徐州、焦作等礦務(wù)局合作，首先在井下開(kāi)展試驗(yàn)，并于1980年前后研制成功TYKD-1型非防爆的9道模擬磁帶礦井地震儀和防爆的TEKC-9型模擬磁帶礦井地震儀，這些工作為后來(lái)的研究打下了基礎(chǔ)。法國(guó)WBK公司于1980年推出了SEAMEX-80型遙測(cè)式防爆數(shù)字地震儀，該儀器只生產(chǎn)了一套，德國(guó)物探工作者用該儀器進(jìn)行了槽波技術(shù)研究工作和實(shí)際槽波探測(cè)工作，隨后該公司于1985年又推出改進(jìn)型SEAMEX-85型多道遙測(cè)防爆數(shù)字地震儀軟件ISS，將槽波地震勘探向?qū)嵱没七M(jìn)了一大步。之后，我國(guó)煤炭科學(xué)研究總院西安分院引進(jìn)了SEAMX-85型儀器及軟件系統(tǒng)ISS，接著澳大利亞BHP公司和煤科總院西安分院也相繼研制了類(lèi)似的遙測(cè)防爆數(shù)字地震儀。從此，國(guó)內(nèi)開(kāi)始了系統(tǒng)生產(chǎn)性能試驗(yàn)。由于微型計(jì)算機(jī)及其系統(tǒng)在綜合性能上日新月異，國(guó)內(nèi)外不斷推出槽波地震勘探微機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，匈牙利國(guó)家物探研究所推出了SSS-1型集中式信號(hào)增強(qiáng)型防爆地震儀的微機(jī)槽波資料處理系統(tǒng)。在國(guó)內(nèi)，1983年，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)開(kāi)展槽波在煤層中傳播規(guī)律的模擬研究，成功地研制出MISS型槽波地震勘探數(shù)據(jù)處理微機(jī)程序系統(tǒng)。煤科總院西安分院也為MD-902型防爆雙道數(shù)字地震儀開(kāi)發(fā)出ISS-902型槽波的地震數(shù)據(jù)處理處理微機(jī)軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)體積小，重量輕、功耗小、成本低，可設(shè)置在礦業(yè)集團(tuán)或礦內(nèi)，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，可獨(dú)立運(yùn)行，能及時(shí)處理井下槽波采集數(shù)據(jù)，解釋出探測(cè)地質(zhì)成果，也可以將各礦微機(jī)數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)通訊和聯(lián)網(wǎng)，使其資源共享。  1988~1989年，西安煤科分院從日本VIC株式會(huì)社引進(jìn)瑞利波探測(cè)技術(shù)及GR-810專(zhuān)用儀器。在1991年將該法應(yīng)用于煤礦井下煤層殘厚及獨(dú)頭超前探測(cè)，同時(shí)研制出瑞利波瞬態(tài)激震法的設(shè)備MRD-Ⅰ、Ⅱ型儀器，在許多煤礦探測(cè)煤厚、小構(gòu)造、薄煤帶等取得良好效果。

 

  廿世紀(jì)八十年代至今，在中國(guó)煤田地質(zhì)總局和國(guó)家開(kāi)發(fā)銀行組織和領(lǐng)導(dǎo)下，在全國(guó)重點(diǎn)煤礦大面積開(kāi)展了地面高分辨數(shù)字二維和三維地震勘探工作，在地震地質(zhì)條件較好地區(qū)，運(yùn)用高分辨二維地震能較可靠查落差≥10m的斷層和波幅為10m的褶曲，三維地震勘探可較可靠地查明落差≥5m的斷層，幅度≥5m的褶曲，解釋煤層厚度變化趨勢(shì)，配合電法預(yù)測(cè)煤層頂?shù)装?a href="http://www.zbqkq.com/t/水文地質(zhì).html" >水文地質(zhì)條件，查明規(guī)模較大的陷落柱、采空區(qū)及其它地質(zhì)異常，為眾多礦井采區(qū)設(shè)計(jì)、調(diào)整采場(chǎng)和采面布置提供了詳細(xì)地質(zhì)資料，取得了明顯社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

 

  高分辨地震探測(cè)技術(shù)也可應(yīng)用于井下，國(guó)外在廿十世紀(jì)50年代就開(kāi)展了該項(xiàng)技術(shù)研究，原西德用該技術(shù)沿巷道探測(cè)隔水層厚度；90年代，法國(guó)、加拿大等國(guó)在黃銅礦、鉀鹽礦井中獲得了很高分辨率地震剖面。1995年煤科總院西安分院在我國(guó)龍口煤業(yè)集團(tuán)北皂礦和淮南新集煤電公司八里塘首次使用DYSD-Ⅱ型多道遙測(cè)防爆地震儀，開(kāi)展了煤礦井下高分辨地震研究工作，由于不受上覆松散低速層影響，地震波主頻顯著提高，提高了分辨率，對(duì)于小斷層、煤層厚度、下組煤隔水層厚度及可能的導(dǎo)水?dāng)鄬犹綔y(cè)十分有利。

 

  聲波探測(cè)主要應(yīng)用于工程地質(zhì)及礦山工程中，廿十世紀(jì)60年代末期，美國(guó)、日本、聯(lián)邦德國(guó)與瑞典等國(guó)將聲波探測(cè)技術(shù)應(yīng)用于巖體探測(cè)，以研究巖石力學(xué)性質(zhì)、巖體裂隙、頂板穩(wěn)定性及圍巖強(qiáng)度分類(lèi)，70年代以來(lái)，我國(guó)鐵路、建筑、水電、交通和煤炭等部門(mén)的勘測(cè)設(shè)計(jì)和施工中得到廣泛應(yīng)用。聲波探測(cè)根據(jù)聲源不同可分為主動(dòng)探測(cè)和被動(dòng)探測(cè)兩種方法，主動(dòng)探測(cè)其聲波為人工激發(fā)，而被動(dòng)探測(cè)中，聲源是巖體遭受自然界或煤層采動(dòng)等其它力作用時(shí)，在變形或破裂過(guò)程中，由巖體自身發(fā)射。

 

  聲波探測(cè)主要解決工程地質(zhì)問(wèn)題有：巖體的工程地質(zhì)分類(lèi)；確定圍巖松馳帶的范圍，為合理設(shè)計(jì)錨桿長(zhǎng)度、噴漿或襯砌厚度提供依據(jù)；測(cè)定巖體物理力學(xué)參數(shù)；預(yù)裂爆破與注漿效果的檢測(cè)；混疑土探

 

  傷及強(qiáng)度檢測(cè)；凍結(jié)法鑿井時(shí)，凍結(jié)厚度的檢測(cè)；斷層、裂隙及溶洞等地質(zhì)異常探測(cè)，地應(yīng)力測(cè)試；礦井冒頂、瓦斯與水突出，煤礦開(kāi)采過(guò)程出現(xiàn)的“兩帶”（冒落帶、裂隙帶）檢測(cè)及地震災(zāi)害預(yù)報(bào)等。

 

  山東煤田地質(zhì)局與澳大利亞聯(lián)邦工業(yè)科學(xué)組織探礦采礦部（CSIRO）于1996年開(kāi)始對(duì)微地震技術(shù)研究，并應(yīng)用于煤礦“兩帶”監(jiān)測(cè)中。采煤過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生垮落帶和斷裂帶（簡(jiǎn)稱兩帶），為保證煤礦安全生產(chǎn)，又要最大限度地增加煤炭可采儲(chǔ)量，需要根據(jù)采礦時(shí)形成的實(shí)際“兩帶”高度留設(shè)防水或防砂煤柱，用常規(guī)方法，如據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式或用地面高分辨率地震、鉆探及測(cè)井，確定“兩帶”范圍具有一定的局限性。由于大多數(shù)為點(diǎn)控制，時(shí)間上只為某一時(shí)刻的瞬時(shí)值，不是動(dòng)態(tài)的，且在不同地質(zhì)條件下，煤礦“兩帶”發(fā)育情況差異很大，僅據(jù)個(gè)別礦井獲得的觀測(cè)結(jié)果，難以推廣到其它礦井。微地震技術(shù)類(lèi)似天然地震，在采礦時(shí)“兩帶”發(fā)生的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)度較弱的地震波，在一定深度的鉆井中和地表或礦井中，安置傳感器（也稱檢波器）用電纜連接到地面微地震監(jiān)測(cè)儀上，連續(xù)動(dòng)態(tài)觀測(cè)微地震事件，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理和解釋確定裂隙帶和冒落帶高度。

 

  地質(zhì)雷達(dá)（礦山雷達(dá)）是基于電磁波反射原理探測(cè)地質(zhì)構(gòu)造、地下水體、煤層厚度、煤層沖刷、剝蝕以及采空區(qū)垮落帶等地質(zhì)異常。從1937年4月29日美國(guó)公布第一專(zhuān)利起，50年代美國(guó)率先進(jìn)行了地質(zhì)雷達(dá)可行性方案研究，70年代美國(guó)地球物理勘探公司（GSSI）推出SIR系列商品化地下雷達(dá)系統(tǒng)。隨后，日本、加拿大等國(guó)在SIR技術(shù)基礎(chǔ)上，開(kāi)展了地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)研究。1983年，日本以厚.坂山等人研究了地質(zhì)雷達(dá)在地基中的實(shí)用性后，將SIR產(chǎn)品改型為OAO系列產(chǎn)品。70年代來(lái)，加拿大A-Cube公司，針對(duì)SIR系統(tǒng)的局限性對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和探測(cè)方式作了重大改進(jìn)，采用微機(jī)控制、數(shù)字信號(hào)處理及光纜傳輸高新技術(shù)，推出了EKKO GPR系列產(chǎn)品。80年代瑞典地質(zhì)公司也推出了RAMAC系列的數(shù)字式鉆孔雷達(dá)系統(tǒng)。我國(guó)煤科總院重慶分院從70年代開(kāi)始礦井地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)方法及儀器的研究，他們針對(duì)我國(guó)煤礦井下的環(huán)境條件，于1987年研制出防爆型KDL系列產(chǎn)品，該產(chǎn)品不僅在煤礦井下，而且在隧道、市政建設(shè)等方面推廣使用，取得良好的效果。

 

  電磁波法，國(guó)外從二十世紀(jì)20年代開(kāi)始研究，首先在磁化礦床上進(jìn)行試驗(yàn)。我國(guó)在60年代開(kāi)始探索在礦井下應(yīng)用無(wú)線電波透視技術(shù)，如原地礦部物探所研制成功DK型透視儀，用以尋找金屬盲礦體的探測(cè)試驗(yàn)。70年代末，煤科總院重慶煤科分院研制成功WKT-1（不防爆）、WKT-2（防爆）及80年代末推出的WKT-F3型輕便防爆坑透儀。90年代，又研制出WKT-D型大距離智能坑透儀及資料處理的CT或震技術(shù)。在80年代，河北省煤研所也完成了WKT型儀器的防爆改造工作，WKT-D型坑透儀，由微機(jī)控制，測(cè)量數(shù)據(jù)自動(dòng)數(shù)字顯示，自動(dòng)記錄和內(nèi)存儲(chǔ)；數(shù)據(jù)處理有專(zhuān)門(mén)的軟件、CT成像處理軟件及CAD自動(dòng)成圖，對(duì)  8  井下導(dǎo)體采取綜合抗干擾措施，穿透距離可達(dá)350～450m，由于該儀器設(shè)備先進(jìn)，操作簡(jiǎn)單，工作效率高，探測(cè)效果好，因此，在國(guó)內(nèi)眾多局礦得到廣泛應(yīng)用，取得了顯著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

 

  瞬變電磁法（Translemt  Electromagnetic Methods）或稱時(shí)間域電磁法（Time  domain electromagnetic methods）簡(jiǎn)稱TEM或TDEM。國(guó)外TEM法理論研究主要在地面和鉆孔中進(jìn)行，前蘇聯(lián)上世紀(jì)50年代建立了TEM解釋理論和野外施工的方法技術(shù)，60年代，前蘇聯(lián)三十多個(gè)TEM隊(duì)在全國(guó)各盆地進(jìn)行普查，并成功地發(fā)現(xiàn)了奧倫堡地軸上的大油田。前蘇聯(lián)的TEM法理論研究一直處于世界前列，50~60年代由Л.Л.BaHbяH，A.A.KYфMAHH等人完成了TEM法的一維正、反演。70～80年代前蘇聯(lián)物探工作者又對(duì)二維、三維正演方面作了大量工作。80年代初，жданов提出電磁波擬地震波的偏移方法，他用“偏移成像”的廣義概念，在電磁法中確定了正則偏移和解析延拓偏移兩種方法。80年代末，KameHecKий，又從激發(fā)激化現(xiàn)象理論出發(fā)，研究了TEM法激電效應(yīng)特征及影響，成功地解釋了TEM法晚期段電磁響應(yīng)的變號(hào)現(xiàn)象。歐美各國(guó)從上世紀(jì)50年代就提出了該方法，也做了一些試驗(yàn)，但大規(guī)模發(fā)展該方法始于70年代，J.R.wait，G.V.keller，A.A.Kaufmann等人對(duì)該方法的一維正、反演進(jìn)行了大量研究。80年代以來(lái)，歐美各國(guó)在TEM法二、三維正演模擬技術(shù)方法研究日臻完善，而TEM法解釋中時(shí)深轉(zhuǎn)換理論和應(yīng)用研究一直走在前列，并提出了許多算法。

 

  國(guó)內(nèi)TEM法研究始于上世紀(jì)80年代，由長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院（現(xiàn)吉林大學(xué)），原地礦部物化探研究所，中南工業(yè)大學(xué)和中國(guó)地質(zhì)大學(xué)等單位分別在理論、方法、儀器和野外試驗(yàn)方面做了大量工作，建立了一維正、反演及方法技術(shù)理論，研制出TEM儀器，而大功率和多功能瞬變電磁儀器主要依賴進(jìn)口。國(guó)內(nèi)學(xué)者在TEM法數(shù)據(jù)處理和解釋中也做了大量工作，提出了TEM波場(chǎng)轉(zhuǎn)換和擬地震波處理方法。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)于景邦博士建立了TEM法時(shí)間—深度換算數(shù)學(xué)模型，采用多匝數(shù)，小回線組合裝置探測(cè)巷道不同位置的含水構(gòu)造，取得明顯的地質(zhì)效果。

 

  礦井直流電法，前蘇聯(lián)及匈牙利在理論和井下方法等方面開(kāi)展了廣泛研究，并處于領(lǐng)先地位。80年代我國(guó)煤科總院唐山分院、河北煤研所、煤科總院西安分院等單位開(kāi)始將直流電法應(yīng)用到井下，主要探測(cè)工作面頂、底板內(nèi)的含水及導(dǎo)水構(gòu)造。1990年開(kāi)始，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)與淮北礦業(yè)集團(tuán)合作開(kāi)展了多種礦井直流電法方法有效性的研究工作，并與煤礦高分辨率地震勘探相結(jié)合，探測(cè)下組煤隔水層厚度。

 

  渭南煤礦專(zhuān)用設(shè)備廠在80年代研制出模擬磁帶煤厚測(cè)量?jī)x，在礦井下使用。隨后，淮南工學(xué)院與長(zhǎng)沙旭華無(wú)線電廠合作開(kāi)發(fā)了KDY-1型數(shù)字測(cè)煤厚儀，在一些礦區(qū)得到應(yīng)用。另外，高精度重力測(cè)量、紅外測(cè)溫法及氡氣測(cè)量也在一些煤礦井下應(yīng)用，用以解決井下小構(gòu)造、巖溶陷落柱及含水預(yù)測(cè)等問(wèn)題。

 

  地球物理測(cè)井（測(cè)井），測(cè)井起源于法國(guó)，1927年9月，法國(guó)人斯侖貝謝兄弟發(fā)明了電測(cè)井，開(kāi)始在歐州用于勘查煤和油氣，兩年后傳到美國(guó)和前蘇聯(lián)。1939年12月，我國(guó)使用電測(cè)井勘查石油與天然氣。煤田測(cè)井始于1954年4月22日，五十年來(lái)，經(jīng)過(guò)幾代人的努力，我國(guó)煤田測(cè)井儀器設(shè)備不斷更新?lián)Q代，從五十年代的半自動(dòng)測(cè)井儀，手動(dòng)絞車(chē)，六十年代的半自動(dòng)照像測(cè)井儀，七十年代的車(chē)裝靜電顯影測(cè)井儀到八十年代電子計(jì)算機(jī)控制的數(shù)字測(cè)井儀，測(cè)井儀器已全面進(jìn)入計(jì)算機(jī)數(shù)字采集、傳輸和資料的自動(dòng)處理。其應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)大，資料解釋水平和地質(zhì)成果不斷提高。煤田測(cè)井已從簡(jiǎn)單的定性、定深、定厚，向全面定量解釋發(fā)展。目前，可提供煤層層位、煤巖層產(chǎn)狀、煤巖層力學(xué)性質(zhì)（強(qiáng)度指數(shù)、

 

  楊氏橫量、泊松比、穩(wěn)定性等），斷層參數(shù)（性質(zhì)、斷距、破碎帶等），煤層煤質(zhì)參數(shù)（碳灰水含量、元素含量、揮發(fā)分、發(fā)熱量等）、巖層孔隙度、巖性砂泥水含量、含水層參數(shù)（涌水量、補(bǔ)給關(guān)系、水位等）多種地質(zhì)成果，其中大部分已應(yīng)用于地質(zhì)報(bào)告中。煤田測(cè)井解決地質(zhì)問(wèn)題的能力、薄層分層解釋水平均處于世界先進(jìn)水平。煤田測(cè)井在煤礦地質(zhì)勘探中已成為不可缺少的勘探手段，它可能減少鉆井取芯工程量，提高勘探速度、降低勘探成本，已經(jīng)得到廣大地質(zhì)工作者的公認(rèn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步延伸，煤田測(cè)井將發(fā)揮更大的作用。