淺析MES高精度電磁頻譜探測(cè)在清塬煤礦中的工作

周濤

摘要：本文主要對(duì)MES高精度電磁頻譜探測(cè)在清塬煤礦中的工作方法作出了詳細(xì)的分析研究。

關(guān)鍵詞：煤礦；探測(cè)；電磁頻

我國(guó)是一個(gè)資源耗費(fèi)大國(guó)，因此在資源的開采利用過程中一定要加強(qiáng)資源的有效地利用，選擇合適的采煤方法和采煤技術(shù)，從而不斷地提高煤礦資源的開采效率，提高能源率，有效地降低能源耗費(fèi)。清塬煤礦位于陜西省旬邑縣清塬鄉(xiāng)第界駱駝項(xiàng)村，為充分開發(fā)煤炭資源，保障礦區(qū)穩(wěn)定生產(chǎn)、持續(xù)發(fā)展，根據(jù)國(guó)家煤炭生產(chǎn)、資源整合政策，加大資源整合和提能擴(kuò)產(chǎn)改造力度，近年來，清塬煤礦引進(jìn)了MES高精度電磁頻譜探測(cè)，這對(duì)與礦區(qū)勘探技術(shù)和效率的提高具有重要意義。

1 礦區(qū)概況

1.1地理特征。清塬煤礦地處陜北黃土高原南部，陜西省咸陽市旬邑縣縣城東15km處。屬中-低山森林區(qū)，區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜，山巒起伏，溝谷發(fā)育。地勢(shì)東高西低。

1.2礦權(quán)設(shè)置。清塬煤礦位于黃隴侏羅紀(jì)煤田旬耀礦區(qū)的西部，南與旬邑縣黑溝煤礦相接，東北與臺(tái)家山煤礦及長(zhǎng)安煤礦相鄰，西、北及東面沒有礦權(quán)設(shè)置。詳見清塬煤礦礦權(quán)設(shè)置示意圖（1）：

1.3地質(zhì)概況。井田總體構(gòu)造為一北傾的單斜構(gòu)造，在此單斜基礎(chǔ)上發(fā)育寬緩的波狀起伏，傾角小于5°，井田西部邊緣發(fā)現(xiàn)有斷距不明的正斷層，未見巖漿巖，構(gòu)造簡(jiǎn)單。揭露的地層有：三疊系上統(tǒng)胡家村組；侏羅系下統(tǒng)富縣組；侏羅系中統(tǒng)延安組、直羅組；白堊系下統(tǒng)宜君組、洛河組；新近系上新統(tǒng)保德組和第四系上更新統(tǒng)馬蘭組。

1.4區(qū)域構(gòu)造。清塬煤礦大地構(gòu)造位置處于鄂爾多斯盆地南部拗陷帶內(nèi)，其構(gòu)造形態(tài)是以X77、X7號(hào)鉆孔為中心的近東西向的向斜構(gòu)造，兩翼傾角10°～15°。本區(qū)西北部發(fā)現(xiàn)一條正斷層，傾向335°，斷距1.85m，在本區(qū)內(nèi)分布長(zhǎng)度1.7km。本區(qū)未見巖漿巖，構(gòu)造屬簡(jiǎn)單類型。

1.5區(qū)域煤層。清塬煤礦唯一可采煤層，煤層埋深125～344.85m，底板標(biāo)高1210～1090m，厚度0.80 （D10） ～2.84（X7） m，夾矸0～2層，厚度0.08～0.35m，可采厚度0.80～2.29 m。煤層厚度變化規(guī)律為沿向斜中心向兩翼煤層厚度逐漸變薄，東、西部不可采，規(guī)律性明顯，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

2 MES高精度電磁頻譜探測(cè)基本原理

高精度電磁頻譜探測(cè)，屬于利用天然場(chǎng)源的電磁波探測(cè)方法。是對(duì)大地電磁測(cè)深的改進(jìn)和發(fā)展。電磁頻譜的場(chǎng)源是太陽風(fēng)或太陽黑子活動(dòng)及閃電雷擊。尤其是太陽幅射，發(fā)射出大量粒子流，當(dāng)其到達(dá)圍繞地球的電離層時(shí)，轉(zhuǎn)換為電磁波。由于電離層遠(yuǎn)離地球表面，在其繼續(xù)向地層內(nèi)部傳播時(shí)，可以近似地看作是地球表面垂直入射的平面波。沉積于地下的各種巖性的地層，通常將其視為水平層狀介質(zhì)。各種地層具有不同的物理性質(zhì)從而形成不同的波阻抗界面。電磁波的波阻抗與電阻率、導(dǎo)磁率相關(guān)。電磁波在經(jīng)過波阻抗界面時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射，在地面接收并研究不同波阻抗界面反射的電磁波，可以得到地層電阻率隨深度變化的信息。結(jié)合地質(zhì)及其它物探資料可以對(duì)地層的巖性、物性進(jìn)行研究。在地殼巖石圈中，不同礦物巖石，具有很大的電阻率差異，這種物性差異是我們區(qū)分地下不同巖石、礦物及流體的物理基礎(chǔ)。

3 MES高精度電磁頻譜探測(cè)在礦區(qū)中的工作

3.1探測(cè)規(guī)劃。2009年9月共布設(shè)3條線，共計(jì)51個(gè)測(cè)點(diǎn)，其中離已知點(diǎn)近的500米范圍內(nèi)點(diǎn)距為100米，500米外的范圍內(nèi)點(diǎn)距為50米。

2011年9月共布設(shè)10條線，64個(gè)測(cè)點(diǎn)，點(diǎn)距為50米，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行踏勘，對(duì)存有強(qiáng)電磁干擾和進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，確定實(shí)際施工有效的MES探測(cè)點(diǎn)。在清塬煤礦西南部地區(qū)劃定區(qū)域上64個(gè)探測(cè)點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采集，以取得實(shí)際資料。并對(duì)64個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)采集，排除偶然因素對(duì)資料的影響，獲得重復(fù)性的曲線每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了多次重復(fù)數(shù)據(jù)采集，每點(diǎn)獲得5至18條實(shí)測(cè)曲線。最后轉(zhuǎn)入室內(nèi)曲線對(duì)比、綜合分析、資料解釋、報(bào)告編寫階段。

3.2解釋方法。

3.2.1 集中比較篩選。先逐個(gè)地把同一個(gè)點(diǎn)采集的信息曲線集中比較，從中篩選出重復(fù)性較好的曲線，作為本觀測(cè)點(diǎn)的代表來參與整個(gè)測(cè)線的對(duì)比解釋。

3.2.2高阻正異常的追蹤。從已知鉆孔所見煤層和電測(cè)井資料可知，煤層西高電阻率層，也正對(duì)應(yīng)著在該點(diǎn)所采集的信息曲線的高阻正異常，對(duì)這個(gè)高阻正異常的追蹤是進(jìn)行整個(gè)測(cè)線對(duì)比與解釋的主要方法。

3.2.3野外資料重復(fù)采集。 對(duì)比時(shí)，異常值變得不太突出，就可能是煤層變薄或者消失的緣故。對(duì)高阻正異常值不太突出或者對(duì)比較困難的曲線，進(jìn)行了野外資料的重復(fù)采集。

3.3解釋成果。通過對(duì)信息曲線的反復(fù)對(duì)比和仔細(xì)研究以往的地質(zhì)勘探資料，獲得了如下成果：提供了13條測(cè)線的綜合對(duì)比剖面，從剖面上可以看出測(cè)量段內(nèi)煤層的分布、厚度變化、埋藏深度。

物性特征及物性差異是地球物理勘探及資料解釋的基礎(chǔ)，收集了以往的相關(guān)電性資料，包括測(cè)井資料和反演電阻率，從而建立本區(qū)的4-2煤層電性模型。本區(qū)含煤地層為侏羅系中統(tǒng)延安組（J2y），在該組地層中煤層圍巖多為泥巖、細(xì)砂巖、粉砂巖等巖體，電阻率較低，而煤層電阻率高的多，因此可知，區(qū)內(nèi)4-2煤層同圍巖在電阻率方面差異較大，地球物理響應(yīng)清楚，能夠達(dá)到設(shè)計(jì)目的。

4 結(jié)束語

綜上所述，可以看出MES高精度電磁頻譜探測(cè)技術(shù)突破了傳統(tǒng)物探技術(shù)的思路，通過對(duì)電磁波地層反射信號(hào)的觀測(cè)，經(jīng)計(jì)算得到地下礦層電阻率，從而獲得地下巖性信息，判斷礦層深度和厚度。該技術(shù)的應(yīng)用采用天然場(chǎng)源，具有環(huán)保功能。但是，作為一項(xiàng)新技術(shù)MES高精度電磁頻譜探測(cè)的實(shí)際應(yīng)用還比較少，經(jīng)驗(yàn)也比較少，這就需要在以后的實(shí)際應(yīng)用中不斷的改進(jìn)和完善。

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