煤炭火燒區(qū)地質(zhì)勘探中物探磁法的應(yīng)用

王超

摘 要：隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，煤炭開采技術(shù)得到了很大進步。在煤炭開采中火燒區(qū)會有磁異常的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象有其自身的特定和性質(zhì)，物探磁法在該區(qū)域的應(yīng)用具有十分重要的作用。通過大量的實踐表明，采用物探磁法能夠為確定火燒區(qū)域的范圍提供依據(jù)，而且確定效果非常好。

關(guān)鍵詞：煤田自燃；磁法勘探；火燒區(qū)；燒變巖

引言

我國煤炭產(chǎn)出量在世界總產(chǎn)出量中有很大比重，煤礦分布的范圍也比較大。無論是大煤田還是小煤田都會存在著火災(zāi)隱患，一旦出現(xiàn)火災(zāi)不僅給煤炭企業(yè)造成損失，也會給人員的生命造成威脅，所以在煤炭安全生產(chǎn)中火燒區(qū)治理是十分重要的工作，這也是當前煤炭地質(zhì)勘探中的一項主要任務(wù)。準確勘測出火區(qū)能夠為后面的火災(zāi)防治工作提供依據(jù)。在眾多的勘探方法中，物探磁法具有方便、操作簡單、結(jié)果直觀的特點，受到人們的關(guān)注。

如果煤層長期暴露在干燥的環(huán)境中就可能發(fā)生自燃現(xiàn)象，這給社會經(jīng)濟的發(fā)展造成很大損失，同時煤在燃燒的過程中還會產(chǎn)生危害環(huán)境的物質(zhì)。特別是對我國來說，煤炭更是資源戰(zhàn)略中的主要部分。所以我們應(yīng)該找到合適的方法來解決煤炭自燃問題。

上面提到了預(yù)防煤層自燃問題的重要性，所以在煤田地質(zhì)勘探的過程中應(yīng)該查明開采區(qū)域中可能存在的煤層火燒區(qū)，也就是說煤礦開采區(qū)域的生產(chǎn)安全設(shè)計方面以及礦井邊界的劃分都和煤炭火燒區(qū)有直接的關(guān)系。當前我國在勘探火燒區(qū)的技術(shù)上得到了很大的進步，產(chǎn)生了很多有效的探測方法。在使用這些方法的過程中通過調(diào)查相關(guān)的地質(zhì)資料以及鉆孔情況都能夠大致的判斷出火燒區(qū)的范圍，這就為后面的安全設(shè)計以及預(yù)防措施的建立提供了重要依據(jù)。世界范圍內(nèi)的學(xué)者都對煤炭自燃區(qū)域的確定做了相關(guān)研究，特別是最近幾年煤礦火災(zāi)的頻發(fā)，使得我們必須找到一種科學(xué)有效的方式來進行勘探。下面我們就談?wù)劗斍白顬槌Ｓ玫奈锾酱欧ǎ私庠摲椒ㄔ诖_定火燒區(qū)的重要作用。

1 煤田火燒區(qū)磁異常形成特征及實質(zhì)

煤炭主要是在沉積巖中形成，一般受到地質(zhì)條件的影響會存在著一些微弱的磁異常特征。通常來說，在煤層的中上層都會含有大量的鐵元素，這也就是物探磁法使用的關(guān)鍵部分。當煤層內(nèi)部發(fā)生燃燒現(xiàn)象時，高溫就會使這些鐵元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生含有磁的物質(zhì)，而且隨著這些物質(zhì)的增加磁性就會越強。在溫度慢慢降低，這些磁性物質(zhì)就會沉積下來，這種磁強化程度會比沒燃燒前高出好幾十倍，也就是說存在著很大的磁性差異。通過物探磁法之后會形成一個磁曲線，在這個曲線中會展示出磁性的差異，操作人員就能夠根據(jù)磁異?，F(xiàn)象診斷出當前煤礦區(qū)域內(nèi)的火燒區(qū)，并制定出最佳的預(yù)防措施。

一般來說，理論上當火燒區(qū)出現(xiàn)光滑的現(xiàn)象，那么就可以斷定這是一種磁異常的狀態(tài)，不過在具體測量實踐中火燒區(qū)的磁異常會呈現(xiàn)出鋸齒狀的波動。在一些專家學(xué)者的研究成果中表明，造成火燒區(qū)出現(xiàn)磁異?，F(xiàn)象的因素表現(xiàn)為以下三個方面。第一，燃燒巖石冷卻下來的過程中發(fā)生了比較復(fù)雜的變化，外界磁場受到燃燒的這些巖石塌陷的影響，使得火燒區(qū)呈現(xiàn)出波狀的磁異?，F(xiàn)象。第二，在煤層底層中存在著分布不均勻的特元素從，在同樣的溫度烘烤變質(zhì)的過程中容易出現(xiàn)不均勻磁性分布現(xiàn)象。第三，水平方向上煤層通常情況下會出現(xiàn)不均勻裂縫發(fā)育過程，在封閉的環(huán)境影響下，使得煤層自燃程度不一樣，進而造成不均勻磁異?，F(xiàn)象的發(fā)生。

2 磁法勘探方法確定煤田火燒區(qū)域

在當前的地球地質(zhì)勘探中物探磁法是最為常用的方法。由于自然界中存在的磁場是不同的，而不同的物質(zhì)也存在著不同的磁場，當磁異?，F(xiàn)象出現(xiàn)時，也會使得整個地球磁場發(fā)生變化。這種方法就是根據(jù)找到地質(zhì)構(gòu)造中磁性的變化來確定火燒區(qū)域。

2.1 資料解釋

磁性覆蓋層的干擾。磁性覆蓋層相對于深部找礦來說，屬于干擾源的一種，一般是指黃土、紅土、磁性表土、磁性礫石、安山巖、流紋巖、玄武巖等表層磁性物質(zhì)。這些復(fù)雜干擾物的磁性特征，總體來說分為兩類：即規(guī)則干擾和隨機干擾。前者要指磁性物分布均勻或具有一定埋深，后主的磁性物主要指表層分布雜亂無章。

剔除異常干擾，進行歸納磁測曲線，再進行分類解釋有用磁異常。地表磁干擾主要為鉆機、高壓電線、民房、礦區(qū)以及地表燒變巖碎塊等，對應(yīng)實測曲線上表現(xiàn)為很窄的尖峰或單點高頻異常，磁異常易區(qū)分，與煤層自燃區(qū)。以解釋工作在分析剖面異常特征點為基礎(chǔ)，進行綜合對比分析地面調(diào)查、鉆孔巖心等資料，進行類比平面曲線，從已知到未知，反復(fù)研究煤層自燃邊界與異常特征點的相應(yīng)的關(guān)系。對異常段出現(xiàn)幅值較小和不規(guī)則異常的現(xiàn)象，進行推斷異常分布平面規(guī)律。

2.2 數(shù)據(jù)處理

當天結(jié)束野外工作后，計算機記錄當天儀器測定的總磁場強度數(shù)據(jù)，用磁法數(shù)據(jù)處理程序軟件將采集的數(shù)據(jù)進行各項改正，包括高程改正、正常場改正、日變改正，吟T值計算后得到。每天資料當天處理、當天計算，相應(yīng)吟T曲線作出記錄，算準單項到0.1nT級別，復(fù)算達到100%的要求，使野外采集資料的精準性得以保證。

2.3 地面高精度磁測項目野外生產(chǎn)的幾點技術(shù)要求

下面按工作順序就野外生產(chǎn)中的各個主要環(huán)節(jié)進行簡單的介紹：當前項目的工作比例尺多了解，收集地形資料、測區(qū)地質(zhì)，工作精度，測點坐標計算、測網(wǎng)設(shè)計，了解測區(qū)交通、地形、氣候、人文等情況，統(tǒng)一制定算野外生產(chǎn)費用和野外生產(chǎn)計劃預(yù)。應(yīng)先派人將駐扎地在進入工區(qū)之前落實好。

了解測區(qū)地球磁場特征，包括磁傾角、磁偏角、地球總磁場。以往可直接從地球磁場分布圖查獲這些參數(shù)，現(xiàn)在有專業(yè)的計算軟件，可以利用多分量磁力儀測定（如FVM400磁通門磁力儀），也可以直接利用軟件計算。這些參數(shù)是資料解釋的重要依據(jù)，必須盡量掌握準確。必須了解測區(qū)內(nèi)可能存在異常的地段。

了解測區(qū)人文分布情況、主要干擾源、經(jīng)濟建設(shè)情況，根據(jù)測區(qū)干擾物的特點制定消除干擾物影響的方法和分布情況。校驗儀器性能：磁力儀的性能一般包括儀器噪聲、一致性、零飄等方面。具體操作方法將單獨介紹。

還有系統(tǒng)了解測區(qū)地磁日變場、日變站設(shè)置；基點（日變站）、測點觀測；資料歸檔及部分日常工作；地層巖石標本采集及磁參數(shù)測定；質(zhì)量檢測。

3 結(jié)束語

綜上所述，文章主要對當前煤炭火燒區(qū)的情況進行了分析，并提出了物探磁法在勘探火燒區(qū)中的重要作用，我們應(yīng)該加強對這種方法的深入研究，使其更好地被我所使用。不過在使用這種方法的時候，還應(yīng)該根據(jù)實際探測的需要，并結(jié)合鉆孔的驗證情況以及相關(guān)的地質(zhì)調(diào)查來進行。這種方法特別適合在資金缺少、滅火難度高的情況下使用，通過加強對物探磁法的研究，也說明了對煤炭火燒區(qū)域的勘探更加重視。當前火燒區(qū)域的勘測方法還有很多，我們應(yīng)該根據(jù)自己的實際需要進行選擇，并加強對其他勘測技術(shù)的研究，找到最為科學(xué)的勘察手段，提高應(yīng)用的效果，并做好相應(yīng)的實踐記錄工作，配合好鉆探的勘察驗證。

參考文獻

[1]煤炭科學(xué)研究總院撫順分院情報室.利用磁感應(yīng)及遠距離測定作出煤層火災(zāi)區(qū)域地圖[J].國外煤礦安全信息，1996（7）.

[2]朱曉穎，于長春，熊盛青.磁法在煤火探測中的應(yīng)用[J].物探與化探，2007，31（2）：115-119.

[3]M.B.潘菲若娃.確定礦體內(nèi)因火災(zāi)的中心位置[J].國外煤礦安全信息，1995（6）.

[4]《地面磁測資料解釋推斷手冊》編寫組.地面磁測資料解釋推斷手冊[M].北京：地質(zhì)出版社，1979.