淺析磁法勘探在探測煤層火燒區中的應用

■曹澤鑫 張龍飛 胡永勤

（內蒙古煤田地質局117勘探隊 內蒙古鄂爾多斯 017000）

淺析磁法勘探在探測煤層火燒區中的應用

■曹澤鑫 張龍飛 胡永勤

（內蒙古煤田地質局117勘探隊 內蒙古鄂爾多斯 017000）

本文以內蒙古某煤礦區為例淺析了磁法勘測在探測煤層火燒區域中的應用，該煤礦區工作程度相對較低，通過文獻查找信息較少。采取磁法勘探、地質調查及鉆探手段對勘探區內地層分布、煤層賦存狀態、煤層火燒區范圍予以查明。煤層經過自燃后，其自身及頂底板圍巖的物理化學性質發生較大改變，其中磁化率指標自燃前后變化相對較大。根據這一物性參數選取磁法勘探結合地面調查手段對勘探區內煤層的火燒范圍及深度進行探查。通過對磁測數據進行化極、延拓、反演，結合地調成果得到相應地質模型，并在此基礎上進行了鉆探驗證，基本查明了勘探范圍內地層、煤層火燒區賦存狀態，勘探成果對后期工作具有指導意義。

磁法勘探磁化率火燒區地質模型

1 地質概況

煤礦區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、細砂巖、中粗粒砂巖以及炭質泥巖和煤層組成,局部見有灰巖和頁巖。地質編號煤層13層,由ZK305(C3t、C2y1~8煤)、ZK302(C2y9~12煤)、ZK306(C2y13煤)等鉆孔組成標準剖面進行對比,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所含煤層均為無煙煤類。工作區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。工作區面積約1km2，呈矩形狀，南北長1.4km，東西寬0.7km。前人提供資料勘探區內發育一軸向近南北的向斜，經過實地踏勘，發現兩翼地層傾角相對平緩，勘探區內地層基本呈一向南傾的單斜構造，傾角15°～20°。

2 工作方法

磁測采集選用3臺GSM-19t質子磁力儀，1臺儀器做日變采集，其他2臺流動采集。采集工作開展前對3臺儀器進行噪聲水平試驗、主機、探頭一致性試驗，實驗結果滿足規范要求。日變站選取嚴格按照規范要求，此次工作選取日變站一處，早晚校正點一處。工作區內地形地勢復雜，結合地層出露特點，選擇東西向布置勘探線，勘探網格20m×50m，點距20m，線距50m。

3 資料處理

3.1 磁異常化極

工作區內無磁性干擾，操作規范，采集數據質量可靠。磁測數據經過日變校正、高度校正后得到ΔT磁異常值。磁場計算公式ΔT= TC-T0+Tr+Tg。其中，TC為觀測值；T0為基點值；Tr日變改正值；Tg為高度改正值，工作區范圍較小不需要緯度改正。對磁異常數據做濾波、化極、解析延拓、反演技術處理后，逐步獲取相關技術成果。化極是把斜磁化異常化為垂直磁化(化到地磁極)，消除由于磁化場的傾角和偏角引起的磁異常不對稱性的一種濾波技術。圖1中顯示在測線1800～2450這一范圍內，如虛線圈定位置，磁異常值明顯高于勘探區其他部位，最高值大于800nT。異常區域呈橢圓狀，長軸近東西向，長度約700m；短軸近南北向，長度約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律。為了更好地了解不同深度區域火燒區引起的磁場變化，在化極的基礎上作出50，100，150m三個不同高度向上延拓計算。從延拓處理的效果看，向上延拓50m時磁場信息變化較大，局部小異常消失，異常峰值由700nT減弱到150nT，高異常范圍縮小；當延拓100m時，磁場高異常值基本消失，中心峰值約50nT，整個勘探區內磁場相對平穩；上延150m后50nT等值線范圍形成很小的圈閉，勘探區內其他處磁場梯度相對較小。通過對比延拓不同高度的磁場信息，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，根據選定數學地質模型及磁場正演計算公式，計算初始模型參數得到理論場值與實際觀測場值之間的誤差，利用輸出曲線圖形與實測曲線的不一致性或殘差，依靠個人經驗結合地質情況反復修改模型及參數，以達到最佳擬合效果。磁化強度選取依據為燒變巖及其圍巖標本測定結果，實際選取值為2000×10-3～6000×10-3A/m。黑色實線為實測磁異常曲線，虛線為反演擬合曲線；下部為反演推斷火燒體形態，該推斷成果與已知地質情況基本吻合。結合地形地質條件，在1400線500點處布置鉆孔一處，淺部揭露煤層火燒體，進尺30.5m揭露中石炭統火山碎屑巖，根據區域地質情況可知深部已無煤層。

4 結語

主要通過磁法勘探手段對煤層火燒范圍及深度進行探測，通過對勘探區內巖礦石磁參數測定分析，包括燒變巖、煤層頂底板圍巖、未燃燒巖石參數對比測量，根據物性參數統計對實測磁異常數據進行了化極、延拓等技術處理以及磁異常反演，結合地質情況綜合解釋，基本查明了勘探區內煤層的賦存狀態及其燃燒情況，結合鉆孔資料，對深部地層賦存狀態有新認識，確定出露火燒煤層為下侏羅統八道灣組地層，深部無煤層。此次工作成果對后期礦山開發具有明確指導意義。

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

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

X752[文獻碼]B

1000-405X（2015）-10-140-1