淺析磁法勘探在探測(cè)煤層火燒區(qū)中的應(yīng)用

■曹澤鑫 張龍飛 胡永勤

（內(nèi)蒙古煤田地質(zhì)局117勘探隊(duì) 內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017000）

淺析磁法勘探在探測(cè)煤層火燒區(qū)中的應(yīng)用

■曹澤鑫 張龍飛 胡永勤

（內(nèi)蒙古煤田地質(zhì)局117勘探隊(duì) 內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017000）

本文以內(nèi)蒙古某煤礦區(qū)為例淺析了磁法勘測(cè)在探測(cè)煤層火燒區(qū)域中的應(yīng)用，該煤礦區(qū)工作程度相對(duì)較低，通過(guò)文獻(xiàn)查找信息較少。采取磁法勘探、地質(zhì)調(diào)查及鉆探手段對(duì)勘探區(qū)內(nèi)地層分布、煤層賦存狀態(tài)、煤層火燒區(qū)范圍予以查明。煤層經(jīng)過(guò)自燃后，其自身及頂?shù)装鍑鷰r的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生較大改變，其中磁化率指標(biāo)自燃前后變化相對(duì)較大。根據(jù)這一物性參數(shù)選取磁法勘探結(jié)合地面調(diào)查手段對(duì)勘探區(qū)內(nèi)煤層的火燒范圍及深度進(jìn)行探查。通過(guò)對(duì)磁測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行化極、延拓、反演，結(jié)合地調(diào)成果得到相應(yīng)地質(zhì)模型，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了鉆探驗(yàn)證，基本查明了勘探范圍內(nèi)地層、煤層火燒區(qū)賦存狀態(tài)，勘探成果對(duì)后期工作具有指導(dǎo)意義。

磁法勘探磁化率火燒區(qū)地質(zhì)模型

1 地質(zhì)概況

煤礦區(qū)地層主要為石炭系太原組(C3t)和羊虎溝組(C2y),其中C2y為主要含煤地層,由泥巖、粉砂巖、細(xì)砂巖、中粗粒砂巖以及炭質(zhì)泥巖和煤層組成,局部見有灰?guī)r和頁(yè)巖。地質(zhì)編號(hào)煤層13層,由ZK305(C3t、C2y1~8煤)、ZK302(C2y9~12煤)、ZK306(C2y13煤)等鉆孔組成標(biāo)準(zhǔn)剖面進(jìn)行對(duì)比,地層由北向南傾斜,南面傾伏,北面翹起,南面見及C3t地層,北面見及C2y地層,C2y所含煤層均為無(wú)煙煤類。工作區(qū)域位于第四系多為沖積、洪積物，大面積分布于坡前和溝谷中，主要成分為黃土。工作區(qū)面積約1km2，呈矩形狀，南北長(zhǎng)1.4km，東西寬0.7km。前人提供資料勘探區(qū)內(nèi)發(fā)育一軸向近南北的向斜，經(jīng)過(guò)實(shí)地踏勘，發(fā)現(xiàn)兩翼地層傾角相對(duì)平緩，勘探區(qū)內(nèi)地層基本呈一向南傾的單斜構(gòu)造，傾角15°～20°。

2 工作方法

磁測(cè)采集選用3臺(tái)GSM-19t質(zhì)子磁力儀，1臺(tái)儀器做日變采集，其他2臺(tái)流動(dòng)采集。采集工作開展前對(duì)3臺(tái)儀器進(jìn)行噪聲水平試驗(yàn)、主機(jī)、探頭一致性試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果滿足規(guī)范要求。日變站選取嚴(yán)格按照規(guī)范要求，此次工作選取日變站一處，早晚校正點(diǎn)一處。工作區(qū)內(nèi)地形地勢(shì)復(fù)雜，結(jié)合地層出露特點(diǎn)，選擇東西向布置勘探線，勘探網(wǎng)格20m×50m，點(diǎn)距20m，線距50m。

3 資料處理

3.1 磁異?；瘶O

工作區(qū)內(nèi)無(wú)磁性干擾，操作規(guī)范，采集數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠。磁測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)日變校正、高度校正后得到ΔT磁異常值。磁場(chǎng)計(jì)算公式ΔT= TC-T0+Tr+Tg。其中，TC為觀測(cè)值；T0為基點(diǎn)值；Tr日變改正值；Tg為高度改正值，工作區(qū)范圍較小不需要緯度改正。對(duì)磁異常數(shù)據(jù)做濾波、化極、解析延拓、反演技術(shù)處理后，逐步獲取相關(guān)技術(shù)成果?；瘶O是把斜磁化異?；癁榇怪贝呕?化到地磁極)，消除由于磁化場(chǎng)的傾角和偏角引起的磁異常不對(duì)稱性的一種濾波技術(shù)。圖1中顯示在測(cè)線1800～2450這一范圍內(nèi)，如虛線圈定位置，磁異常值明顯高于勘探區(qū)其他部位，最高值大于800nT。異常區(qū)域呈橢圓狀，長(zhǎng)軸近東西向，長(zhǎng)度約700m；短軸近南北向，長(zhǎng)度約400m。

3.2 磁異常延拓

向上延拓處理方法主要作用是削弱局部干擾異常，反映深部異常分布規(guī)律。為了更好地了解不同深度區(qū)域火燒區(qū)引起的磁場(chǎng)變化，在化極的基礎(chǔ)上作出50，100，150m三個(gè)不同高度向上延拓計(jì)算。從延拓處理的效果看，向上延拓50m時(shí)磁場(chǎng)信息變化較大，局部小異常消失，異常峰值由700nT減弱到150nT，高異常范圍縮小；當(dāng)延拓100m時(shí)，磁場(chǎng)高異常值基本消失，中心峰值約50nT，整個(gè)勘探區(qū)內(nèi)磁場(chǎng)相對(duì)平穩(wěn)；上延150m后50nT等值線范圍形成很小的圈閉，勘探區(qū)內(nèi)其他處磁場(chǎng)梯度相對(duì)較小。通過(guò)對(duì)比延拓不同高度的磁場(chǎng)信息，推斷火燒巖體的深度小于150m。

圖1 磁異常化極等值線平面

3.3 磁異常反演

此次反演方法為二度半任意多邊形截面柱體磁異常交互反演，根據(jù)選定數(shù)學(xué)地質(zhì)模型及磁場(chǎng)正演計(jì)算公式，計(jì)算初始模型參數(shù)得到理論場(chǎng)值與實(shí)際觀測(cè)場(chǎng)值之間的誤差，利用輸出曲線圖形與實(shí)測(cè)曲線的不一致性或殘差，依靠個(gè)人經(jīng)驗(yàn)結(jié)合地質(zhì)情況反復(fù)修改模型及參數(shù)，以達(dá)到最佳擬合效果。磁化強(qiáng)度選取依據(jù)為燒變巖及其圍巖標(biāo)本測(cè)定結(jié)果，實(shí)際選取值為2000×10-3～6000×10-3A/m。黑色實(shí)線為實(shí)測(cè)磁異常曲線，虛線為反演擬合曲線；下部為反演推斷火燒體形態(tài)，該推斷成果與已知地質(zhì)情況基本吻合。結(jié)合地形地質(zhì)條件，在1400線500點(diǎn)處布置鉆孔一處，淺部揭露煤層火燒體，進(jìn)尺30.5m揭露中石炭統(tǒng)火山碎屑巖，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)情況可知深部已無(wú)煤層。

4 結(jié)語(yǔ)

主要通過(guò)磁法勘探手段對(duì)煤層火燒范圍及深度進(jìn)行探測(cè)，通過(guò)對(duì)勘探區(qū)內(nèi)巖礦石磁參數(shù)測(cè)定分析，包括燒變巖、煤層頂?shù)装鍑鷰r、未燃燒巖石參數(shù)對(duì)比測(cè)量，根據(jù)物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)對(duì)實(shí)測(cè)磁異常數(shù)據(jù)進(jìn)行了化極、延拓等技術(shù)處理以及磁異常反演，結(jié)合地質(zhì)情況綜合解釋，基本查明了勘探區(qū)內(nèi)煤層的賦存狀態(tài)及其燃燒情況，結(jié)合鉆孔資料，對(duì)深部地層賦存狀態(tài)有新認(rèn)識(shí)，確定出露火燒煤層為下侏羅統(tǒng)八道灣組地層，深部無(wú)煤層。此次工作成果對(duì)后期礦山開發(fā)具有明確指導(dǎo)意義。

［1］陳敏，邵偉.應(yīng)用地面磁法圈定煤田火區(qū)邊界 ［J］.物探與化探，2010，34(1)：89-92.

［2］張秀山.新疆煤田火燒區(qū)特征及其勘探滅火問(wèn)題探討 ［J］.西北地質(zhì).2001，34(1)：18-26.

X752[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-10-140-1