煤礦含水體瞬變電磁探測技術研究進展

薛國強李 海陳衛營余傳濤常江浩于景邨

(1.中國科學院地質與地球物理研究所 中國科學院礦產資源研究重點實驗室,北京 100029; 2.中國科學院 地球科學研究院,北京 100029;3.中國科學院大學 地球與行星科學學院,北京 100049;4.青海省第三地質勘查院,青海 西寧 810029; 5.太原理工大學 礦業工程學院,山西太原 030024;6.河北地質大學,河北 石家莊 050031;7.中國礦業大學 資源與地球科學學院,江蘇 徐州 221116)

我國以煤炭為主的能源消費結構在未來30 a內不會發生根本性改變。我國煤礦安全生產形勢近年來持續穩定好轉,但煤礦事故時有發生,據不完全統計,與地質因素有關的各類事故占80%。深部煤炭開采地質條件復雜,隱蔽災害源多樣性、突發性和時變性是導致煤礦事故頻發的主要因素,使煤礦災害防控面臨巨大挑戰。煤炭資源與環境領域遇到前所未有的地質難題,其根本問題在于:煤礦開采的規模和埋深越來越大,地質環境日趨復雜,受限探測監測手段,導致對煤炭地質體和災害體認知不足[1]。因此,亟需創新地球物理精細探測理論與技術,提高煤礦地質災害預測能力。

煤礦含水體易引發地下礦井突水,與瓦斯、粉塵、火災、動力地質災害等并列為影響礦山安全的主要災害源。按照含水體的水源劃分,煤礦含水體可分為地表水體、沖積層水體、砂巖類含水體、灰巖類含水體等,這幾類含水體所引發的煤礦突水事故占全國典型案例90%以上,其中尤其以灰巖巖溶所引發的礦井水害最多[2]。查明煤礦含水體的空間賦存狀況和發育趨勢,預測和預防礦井突水災害是煤礦安全生產亟待解決的問題。

電磁法是含水體探測的主要地球物理手段,是以介質的電磁性(包括電阻率、極化率和磁導率等)差異為物質基礎,通過觀測和研究人工或天然的交變電磁場隨空間分布規律與時間的變化規律,達到對地下目標體探測的一類電法勘探方法[3]。按電磁法觀測的是隨頻率還是隨時間的變化,可分為頻率域電磁法(Frequency domain electromagnetic method,FEM)和瞬變電磁法(Transient electromagnetic method,TEM)。其中,瞬變電磁法數據采集與含水體有關的二次場信號,不僅可在地面觀測,也可以直接在井下進行觀測,獲得離目標區域更近且信噪比更高的數據。由于瞬變電磁法對低阻體敏感,而含水體與圍巖相比常常呈明顯的低阻特征。因此,瞬變電磁法是目前煤礦含水體探測的主要電磁方法。

在實際應用中,已有眾多學者采用瞬變電磁法開展了煤礦含水體探測,其中包括了地面、井下和地空等探測方法[4-5],煤礦含水體發育的時移監測[6]和水文地質災害勘測[7]等研究。

由于深部煤炭開采地質條件復雜,隱蔽災害源多樣性、突發性和時變性,使煤礦災害防控面臨巨大挑戰。煤炭資源與環境領域遇到前所未有的地質難題,其根本問題在于:地球物理探測和監測手段有限,導致對煤炭地質體和災害體探測能力不足。因此,亟需創新地球物理精細探測理論與技術,提高煤礦地質災害預測能力。筆者分析了近年國內煤礦復雜體瞬變電磁探測理論、方法、技術、裝備、應用等方面研究新進展,并進一步指出發展煤礦環境下弱信號觀測的高精度、高分辨率、抗強干擾、高效率大功率電磁裝備是今后的發展方向。

1 煤礦含水地質體賦存特征

含水地質體主要包括煤層頂板水、底板水、煤層采空區水。與圍巖相比,含水體的電阻率較低,是電磁法探測的前提。同時,當采空區或者其他潛在含水結構未富水時,區域與圍巖相比,將呈現明顯的高阻特征。因此,瞬變電磁法能同時對煤礦含水體和采空區進行探測,是煤礦含水體探測的主要方法之一。

煤系地層中常見的含水體為松散覆蓋層中的孔隙水和基底中奧陶統碳酸鹽巖含水。煤系地層之上一般覆蓋有50～200 m 厚的第四系的松散層,其中一般含有2～4 層的孔隙含水層組,其含水性強弱取決于成因類型和巖性組合。易引起煤礦礦井充水的是第四紀底部附近的松散層含水巖組。奧陶統碳酸鹽巖是華北地區含煤巖系基底富水性最強的含水地層,石灰巖連續型(即厚層或中厚層石灰巖),常在該層底部形成層狀溶洞,成為區域性巖溶富水帶。

老窯積水是主要的含煤巖系內部水害水源。古代的小煤窯和近代煤礦的采空區及廢棄巷道由于長期停止排水而保存的地下水。實質上它也是地下水的一種充水水源。中國不少老礦井,在其淺部分布有許多小煤窯,深度為100～150 m,還有近代的一些采空區和廢巷。這些早已廢棄的老窯與廢巷,儲存大量地下水,這種地下水常以儲存量為主。當生產礦井遇到它們時,往往容易遭遇突水,破壞性強,對煤礦生產危害較大。

煤礦中水的傳導是造成煤田水患的重要誘因。煤礦導水體包括斷裂帶、導水陷落柱、采空塌陷區等。張性斷層的破裂面多數是張開具有空隙,破碎帶中多為角礫層,疏松多孔有利于地下水的流動和儲存,這類斷層具有導水性,是礦井涌水的良好通道。導水陷落柱的基底溶洞發育,空間很大,柱體內填充物未被壓實,溝通煤層底板和頂板數個含水層,高壓地下水充滿柱體,溶巖作用強烈,采掘工作面一旦揭露柱體,地下水大量涌入井巷,水量大且穩定,易造成淹井事故。采空區導水裂隙帶與采空區密切聯系,若上部發展到強含水層和地表水體底部,礦坑涌水量會急劇增加。

2 瞬變電磁探測新的理論

瞬變電磁探測的理論突破是提升方法精度的前提,能為煤礦復雜含水體探測奠定理論基礎。本節將介紹基于時變點電荷載流微元的瞬變電磁場理論和礦井瞬變電磁法全空間場理論的研究進展,前者對電磁場的求解精度有重要影響,但目前仍停留理論研究階段,尚未取得實際應用。后者是礦井瞬變電磁的理論基礎,目前已有多個應用實例。

2.1 基于時變點電荷載流微元的瞬變電磁場理論研究進展

經典勘探電磁場理論中,發射源的微元為偶極子形式(圖1),而有限尺寸的源以偶極子的積分形式表達。圖1中-30,-20,-10 為電磁場響應與源的幅值之比,這種基于偶極子疊加的計算方式,一定程度上可以改善采用直接單個偶極子假設帶來的誤差,但其仍未能恢復偶極子微元本身略去的高階項,不能從根本上消除源尺寸在近源區域造成的計算誤差,無法適應近源精細勘探需求。此外,傳統計算方式中需進行的時頻轉換和數字濾波還會給計算結果帶來一定誤差。

圖1 點電荷微元和偶極子微元的電磁場輻射方向示意Fig.1 Illustration of the electromagnetic field excited by a point charge and a dipole

為進一步推動瞬變電磁勘探方法的發展,奠定精確勘探研究基礎,筆者[8]和周楠楠等[9]提出基于時變點電荷載流微元的瞬變電磁場計算理論。從載流微元出發,以時變點電荷假設代替偶極子假設,并且不再經過傅里葉或拉普拉斯變換,直接在時間域中求解層狀介質表面上大定源回線、長接地導線源的解析表達式。通過分析不同場區中時變TEM 場的性質,分析典型地層的時變電磁響應特征,推導出確實適合全場、全期的視電阻率公式。并結合理論模型和實際例子對研究成果進行一定的檢驗。對資料處理和解釋方法的進一步研究,為瞬變電磁法的進一步深入研究和推廣應用打下了理論基礎。

在基于時變點電荷假設的電磁場計算理論中,通過引入時域格林函數,直接在時間域內求取瞬變電磁場的解析解。采用積分運算,把電磁場阻尼波動方程的求解問題化為求其格林函數積分形式解的問題;建立輔助路徑解決奇點問題,利用復分析中的約當引理、留數定理和廣義函數等理論和方法,推導計算出時間域格林函數的時空四重廣義積分,得到達朗貝爾方程的直接時域格林函數精確解析式。該方法以時變點電荷微元代替傳統的偶極子源,使源真正的微元化,考慮了源的精準位置矢量、消除了源尺寸帶來的影響,且不再經過頻時變換,直接在時域位函數的基礎上計算時域瞬變場,恢復了時域電磁場的因果律,避免了頻時變換帶來的截斷誤差?；跁r變點電荷理論,顯著提升了電磁場的計算精度,尤其在近源區域,精度可提升3 倍以上[9]。

盡管基于時變點電荷載流微元的瞬變電磁理論目前尚未得到實際應用,但是其對煤礦含水體探測仍具有指導意義。后續章節將介紹基于全空間場理論的礦井瞬變電磁法,由于該方法施工空間受限,需在近源區域開展探測。通過對近源區域模擬精度的提升,可為礦井瞬變電磁法提供新模擬思路。

2.2 礦井瞬變電磁法全空間場理論進展

全空間下電磁場的傳播特征是礦井瞬變電磁法的理論基礎。為此,于景邨[10]出版了《礦井瞬變電磁法勘探》,系統奠定了礦井瞬變電磁法全空間場理論基礎。該書從電磁場基本方程出發,通過對礦井下全空間瞬變電磁場分布特征的數值模擬,推導并定義了礦井瞬變電磁法的視電阻率計算方法。根據井下巷道內瞬變電磁法勘探工作裝置形式,分析礦井瞬變電磁法勘探中各種人文噪聲,并介紹了礦井瞬變電磁法的處理技術、全空間瞬變電磁法勘探數據時深換算理論及方法。

近年來,隨著數值模擬手段的發展和應用,礦井瞬變電磁法的全空間理論得到了長足發展。相比于地面瞬變電磁法,礦井瞬變電磁法的電磁場在全空傳播,響應會受到全空間下各個方向的異常體的影響。在此情形下,對異常響應的數值模擬至關重要。JIANG 等[11]通過推導波數域方程,發展了全空間的2.5 維有限差分數值模擬方法。岳建華等[12]采用三維數值模擬方法對礦山巷道下方的瞬變電磁響應開展了模擬,LI 等[13]和CHANG 等[14]則針對巷道或者隧道掘進面前方的目標體響應開展了三維數值模擬,分析了掘進面前方低阻異常體所引起的響應。在數值模擬方法的發展和模擬結果分析下,礦井瞬變電磁的探測能力得到進一步驗證,推動了方法在實際探測中的應用。

3 瞬變電磁探測方法進展

3.1 修正式中心回線瞬變電磁法

中心回線裝置是瞬變電磁法勘探中最常用的裝置之一。在實際應用中,回線裝置發射線框邊長一般為100～800 m。當發射回線邊長較大時,若僅在發射線框中心點進行觀測,會大大降低TEM 法的工作效率(圖2(a))。大定源回線裝置雖然可以在回線內外進行觀測(圖2(c)),但由于響應在線框外有變號現象,視電阻率成像和反演均不穩定。

圖2 3 種不同回線瞬變電磁法裝置形式[15]Fig.2 Three types of loop source electromagnetic method[15]

為了提高回線源瞬變電磁法的工作效率和解釋精度,根據中心回線和大定源回線2 種裝置各自的應用范圍與特點,筆者[15]提出了對回線源瞬變電磁法探測技術進行改進的方法,即:在觀測方法上,采用大回線發射,提高探測深度,并在發射回線中心區域一定范圍內進行觀測(圖2(b)),最大限度地保留該裝置近場觀測的特性。

裝置形式的轉變會導致資料解釋技術的不同。由于觀測點位置已經偏離了中心點位置,繼續套用傳統的中心回線裝置的計算公式和處理方法,雖然計算相對快捷,但是測量精度相對較低,對于深部小構造以及弱異常,會產生較大的影響。因此,在資料處理時,不能采用回線中心點公式計算視電阻率,而是要通過偶極子迭加方法,建立全場區公式,計算視電阻率。筆者[15]改進了中心回線裝置的資料解釋方法,統一了大定源回線和中心回線理論公式,消除和避免了邊緣效應,將導水小斷層、奧陶灰巖陷落柱的探測精度從原有的基礎上提高了15%～25%;劃定了中心回線觀測點精確探測的區域,以數據采集的可靠性保證精細探測的實現。這樣,在實際生產中,回線內瞬變電磁測量裝置逐步代替了中心回線,即只在回線中間1/3～2/3 內進行觀測。形成了改進后的中心回線方式。

修正式中心回線裝置及資料解釋技術的應用效果在西藏某鉬礦的探測中得到驗證[16]。隨后,在某含水采空區的探測中,利用修正式中心回線裝置開展了采空區的時移監測,獲得了采空區隨時間的發育情況[6]。在此基礎上,LI 等[17]發展了任意形狀回線的瞬變電磁反演方法,并成功應用于山西某煤礦的采空區探測中。

3.2 電性源短偏移距瞬變電磁法

傳統瞬變電磁法的發射源主要是回線源,如中心回線裝置、重疊回線裝置、大定源裝置等。回線源在地下僅能產生水平方向的感應電流,使得回線源TEM 僅對低阻目標體敏感。此外,回線源激發的信號在地層中衰減較快,導致探測深度較淺,因而回線源TEM 多用于500 m 以淺目標體的探測。為實現更大深度的有效探測,需要采用電性源裝置。電性源瞬變電磁的傳統工作方式是長偏移距瞬變電磁法(Long offset TEM,LOTEM),利用數公里長的接地導線向地下發射不關斷的雙極性方波電流,在大于3 倍探測深度的偏移距范圍內觀測電磁場響應[18]。由于接地線源在地下可產生水平和垂直兩個方向的感應電流,對地下低阻和高阻目標體都具有較強的分辨能力,在大深度的地殼研究、油氣藏勘查、地熱調查等領域發揮著重要作用。但是,偏移距越大施工強度就越大,對發射機功率和性能的要求也越高,加上采用不關斷連續波形電流,增加了數據處理難度。

近年來,為了實現地下1.5 km 深度目標體的精細探測,筆者[19]發展了電性源短偏移距瞬變電磁法(Short offset TEM,SOTEM)。該方法利用含關斷時間的雙極性矩形波作為發射源信號,在距離發射源較近(小于2 倍探測深度)的梯形區域采集純二次場信號(圖3),因此信號強度較大。采用當前主流的電磁系統,如V8、GDP-32 等,即可實施SOTEM 測量,因此該方法在實際應用中易于推廣。近幾年,SOTEM得到了快速的發展,目前在正演模擬、視電阻率計算、反演解釋、施工技術等方面形成了較為成熟的方法體系[20-21]。

圖3 SOTEM 觀測區域示意Fig.3 Illustration of the observation area of SOTEM method

SOTEM 方法在煤礦含水體探測已獲得廣泛應用。CHEN 等[4]采用SOTEM 成功刻畫了1 500 m 深度的煤層底板,同時圈定了采空區的位置。ZHOU等[5]開展了山地覆蓋區的SOTEM 煤礦采空區探測,獲得了良好的探測效果。LI 等[22]和HOU 等[23]對低阻覆蓋層下的采空區進行了探測。這些復雜情形下的采空區探測為煤礦水患探測起到了示范性效果,能夠為SOTEM 在煤礦復雜含水體的探測和應用奠定基礎。

3.3 半航空瞬變電磁法

航空瞬變電磁法(Airborne TEM,ATEM)是基于機載平臺的瞬變電磁勘探方法。其基本原理與地面TEM 一致,通常將特定頻率的半正弦脈沖電流傳輸到飛機頭部,機翼和機尾周圍的水平環路線圈中,然后在脈沖間隔內通過接收在飛機吊艙中牽引的線圈在不同時間接收電磁場(圖4(a))。然后,可以通過分析隨時間變化的場的強度和衰減特性來確定地下地質體的空間分布和電特性。該方法是一種高靈敏度,探測深度大的純二次場測量方法。ATEM 還具有區分覆蓋范圍影響的能力,可以有效克服地面條件的局限性,并有效,精確地獲取機載平臺的地電信息,因此被廣泛用于礦產,地下水和其他資源勘探中[24-25]。但是,ATEM 由于需要采用載荷較高的旋翼直升機或者固定翼飛機開展工作,成本較高。同時,由于發射源置于航空平臺上,向地下注入能量有限,因此航空瞬變電磁法的探測深度有限。為此,近年來半航空瞬變電磁法(Semi Airborne TEM,SATEM)得到越來越多的關注。

半航空瞬變電磁法采用地面發射和控制機載接收的裝置形式(圖4(b))。它既利用了地面大功率發射的優點,又獲得了空中數據采集的高效特點,可望兼具大深度和高效率的特點,被認為是地面TEM和ATEM 的結合。與地面TEM 相比,SATEM 更加有效地消除了地形條件的限制,從而大大降低了人員成本。與機載TEM 相比,它具有更高的信噪比,并且將系統中較為笨重的發射系統置于地面后,可采用無人機作為接受系統的搭載平臺,其工作模式更安全。

近年來,半航空瞬變電磁法的反演成像和應用得到快速發展。李貅等[26]發展了逆合成孔徑成像方法,張瑩瑩等[27]發展了多輻射場源形式下的地空瞬變電磁成像,LIANG 等[28]發展了基于變形玻恩迭代法的地空瞬變電磁一維反演方法。JI 等[29]針對地空瞬變電磁的實測數據,發展了基于自適應卡爾曼濾波器的去噪方法。在煤礦含水體探測方面,WU 等[30]和張慶輝等[31]給出了半航空瞬變電磁法在采空區探測中的應用實例,王振榮等[32]將該方法成功應用于陜西神木地區煤礦采空區勘查,所圈定的疑似積水采空區,為該煤礦工作面合理布置和采空區治理等提供了可靠的地質信息。

圖4 航空瞬變電磁法和半航空瞬變電磁法裝置示意對比Fig.4 Comparison of the schematic diagrams of airborne TEM and SATEM method

3.4 礦井瞬變電磁法

礦井瞬變電磁是一種全空間探測方法。它通過位于地下的煤礦井下巷道鋪設瞬變電磁探測的發射和接收裝置(圖5)。由于礦井瞬變電磁法需要將探測系統置于煤礦巷道或者工程隧道等空間受限環境下,多匝形式的小回線裝置是礦井瞬變電磁探測的主要裝置[33]。多匝小回線裝置會增強線圈互感作用,影響瞬變電磁衰減曲線的早期。通過優化裝置參數,能在一定程度優化或者消除早期信號的畸變。同時,研究信號的關斷效應對響應的影響[34],以及全空間模型下巷道空間對響應的影響[11,35-37],對小回線裝置的成功應用奠定了理論基礎。

隨著礦井瞬變電磁法全空間理論的發展,礦井瞬變電磁法近年來得到較多應用,從而推動了礦井瞬變電磁法數據處理和反演方法的發展。楊海燕等[38]發展了礦井瞬變電磁法的全空間視電阻率成像。程久龍等[39]提出了波場變換數據處理及成像方法,實現瞬變電磁剖面到擬地震剖面的轉換,達到對電性界面的準確劃分并得到成功應用。程久龍等[40]改進了粒子群優化算法,提高了礦井瞬變電磁法的實測數據處理精度,并進一步發展到2.5 維反演[41]和基于神經網絡的富水性預測方法[42]。

4 研究展望

盡管近年來瞬變電磁理論和方法均得到長足發展,但其仍然難以滿足煤礦地區復雜含水體的精細探測需求。本節從技術發展和探測需求2 方面,給出了瞬變電磁法在復雜含水體探測方面的研究方向的展望。技術方面主要關注多分辨探測技術和大數據技術。探測需求方面,多層采空區的精細探測仍然是實際生產中的難點,而相關儀器設備的發展也是未來需要解決的問題。

4.1 瞬變電磁多分辨探測方法技術

多分辨探測理論方法研究包括全空間電磁波傳播理論研究;矢量、張量、梯度等多尺度探測方法研究;瞬變電磁多分辨探測方法技術研究主要包括立體化探測技術和研究多分辨探測技術。

電磁勘探的觀測方式和觀測參數的多樣化、觀測環境的復雜化、觀測數據大動態弱信號強干擾等新特點,亟需發展空天-地面-井中-海洋立體探測技術,并取得實質性地推廣應用,最終實現對地球深部的高分辨探測。

兼顧深部大探深和淺部高分辨的理論-方法-技術-應用全鏈條式探測新方向研究是世界難題。發展地質結構約束的大尺度模型、多源多分量信息聯合反演技術,完成模型由簡單到復雜、數據由單一到綜合的聯合反演解釋,提高電磁法探測的精度和分辨率。瞄準國際前沿,縮小與國外技術差距。

4.2 電磁大數據技術

大數據和深度學習技術的應用是目前地球物理領域的研究熱點,在地球物理信號的去噪和反演方面,已得到成功應用。當前,大數據技術主要用于瞬變電磁去噪。由于瞬變電磁數據有數據量大、有用信號弱、噪聲來源多樣且特征復雜等特點,去噪除處理難度大。此外,由于去噪處理與后續的數據反演往往相互獨立,當去噪過程效果不佳、去噪后數據中仍有剩余干擾時,反演結果可靠性也將受到嚴重影響。因此,實現對觀測數據的有效噪聲去除,是影響大地電阻率分布信息的關鍵前提問題,大數據深度學習的方法可望發揮作用。

大數據中分析理論可全方位分析和匹配各類反演方法的技術優勢,為特定地質問題尋找最優的解決方案;利用深度學習方法,實現電磁數據去噪、反演成像和地質解釋;利用大數據技術和人工智能算法實現對電磁探測目標的動態監測。隨著深度學習技術的發展,已有研究人員嘗試建立更加復雜的神經網絡,以期通過機器經驗來部分替代人的經驗,從而解決傳統地球物理數據處理與分析領域效率低且依賴人工質量控制的問題。

4.3 多層采空區多方法精細探測

多層積水采空區的上部積水低阻層對下部積水層形成屏蔽,在煤礦普遍進入深部開采的情況下,為防止上部采空區積水造成的突水事故,針對多層積水采空區的微弱異常、掩蓋異常的地形影響、靜態偏移和隨著社會經濟發展日益嚴重的電磁干擾,根據煤田的地質環境特征,很有必要綜合運用TEM、可控源音頻大地電磁法和直流電阻率法等方法,采用地球物理電磁場數值計算新技術、信息與信息處理新成果,解決采空區積水的高精度探測問題。

另外,探測積水采空區需要多種電磁勘探方法的協同配合,比如針對不同地表和地質環境,利用高密度電法、瞬變電磁法、可控源音頻大地電磁法、激發極化法等方法進行綜合勘探,能夠為解決地形起伏、低阻地層屏蔽、礦區干擾等復雜環境條件探測提供解決思路。

4.4 瞬變電磁高分辨數據采集裝備研發

突破寬頻帶、低噪聲傳感及高分辨信號檢測技術,實現高精度電磁探測裝備自主研發。通常認為隨觀測時間延長TEM 場的變化趨向平緩,采樣率可以降低?，F有的主流TEM 探測儀器,如加拿大Phoenix公司的V8、Geonics 公司的PROTEM,美國Zonge 公司的GDP32、Laurelte 公司的terraTEM,國內的長沙白云地質儀器開發有限公司的MSD-1 等,為使采集的數據占有相同的內存空間,降低對傳輸速度的要求,對不同時間檔均采取了變頻采樣的方式,使各時間檔的采樣個數大致相同。實際上,信噪比隨觀測時間延長呈降低趨勢。觀測時間較長的時間檔,需要更多的采樣數參加疊加平均,才能獲得較高信噪比的數據。隨著對電磁勘探精度要求的不斷提高,特別在多層積水采空區的探測中,為了提高縱向分辨率,儀器制造廠家應用戶的要求,普遍將原有的20 個時間道增加到40 個時間道。有些儀器如加拿大Phoenix Geophysics Limited 公司的V8 儀器,最多可提供200 個時間道,且還有繼續增加的趨勢。

此外,由于煤礦區域往往具有多個人工干擾源,難以采集到高信噪比的數據。在此環境下,增大發射功率,發展電性源、大功率發射技術是保障干擾地區獲得高信噪比晚期信號的前提。同時,通過高采樣率裝備的研發,增加瞬變電磁系統的采樣率,從而實現短期、高疊加的數據采集,能夠在一定程度上壓制隨機噪聲,為后續高分辨信息的提取打下基礎。

5 結 語

盡管近年來地球物理方法和技術不斷更新和提高,煤礦含水體精細探測仍然是亟待解決的難題。在瞬變電磁法中,計算能力和數值模擬技術的發展,推動了基于時變點電荷載流微元理論和礦井瞬變電磁全空間理論的發展,指明了方法在精細探測的突破方向。

瞬變電磁新技術的發展和應用也在一定程度上提高了對煤礦含水體的探測能力。修正式中心回線裝置和電性源瞬變電磁法在保證探測深度和探測精度的同時,提高了野外數據采集的效率。半航空瞬變電磁法是一種更為高效的新技術,裝備和數據反演手段發展成熟后,可進一步提高數據采集速度,為煤礦區的面積性探測提供新的工具。礦井瞬變電磁法則著力于在煤礦巷道周邊的精細探測,高精度的數據反演技術將進一步提高該方法的應用效果。瞬變電磁法作為一種對地下電阻率分布進行成像的地球物理工具,在深度、精度和效率方面仍然具有很大發展空間,是未來煤礦含水區的探測的關鍵工具之一。