CSAMT法在福建大田東西坑找煤的應(yīng)用效果

柳應(yīng)寧

（福建省196煤田地質(zhì)勘探隊(duì)，福建沙縣365500）

·地質(zhì)與礦業(yè)工程·

CSAMT法在福建大田東西坑找煤的應(yīng)用效果

柳應(yīng)寧*

（福建省196煤田地質(zhì)勘探隊(duì)，福建沙縣365500）

福建大田東西坑礦區(qū)，出露地層為侏羅系上統(tǒng)長(zhǎng)林組凝灰質(zhì)砂礫巖、砂巖、粉砂巖，并有較大范圍花崗斑巖分布。為了確定下部是否存在隱伏的煤系地層，指導(dǎo)布置鉆孔，在礦區(qū)內(nèi)布置了電剖面，采用CSAMT方法進(jìn)行野外測(cè)量，通過(guò)資料的收集處理，圈出較理想的含煤區(qū)，并經(jīng)施工鉆孔驗(yàn)證，效果顯著。

煤系地層；CSAMT；鉆孔

1 概述

由于受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和多期巖漿侵入的影響，福建省煤系地層后期受較大破壞，斷層發(fā)育，經(jīng)煤田基礎(chǔ)研究表明，雖然含煤段地層斷失或抬升受剝蝕，但其下降盤(pán)的煤系地層卻因下降有可能被推覆體、新地層或火山巖覆蓋而保存下來(lái)。由于這些含煤塊段面積較小，埋藏較深，以往采用常規(guī)的槽探、鉆探方法施工，見(jiàn)煤率低，效果很差，即使打到煤系地層，其厚度也小，多無(wú)可采煤層存在。我院通過(guò)引進(jìn)加拿大V8電法工作系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)開(kāi)展大量野外測(cè)量和對(duì)搜集到的資料的基礎(chǔ)上，對(duì)大田縣東西坑礦區(qū)布置了24、28、32三條電法剖面線，進(jìn)行觀測(cè)試驗(yàn)，并進(jìn)行對(duì)比分析，其成果顯示在侏羅系地層、花崗斑巖等蓋層之下存在低阻異常區(qū)，據(jù)此布置鉆孔，驗(yàn)證結(jié)果，含可采煤層數(shù)層。

1.1 自然地理

測(cè)區(qū)屬中低山地貌。山勢(shì)較高，地形較陡峭，平均標(biāo)高600m左右，最高峰位于北部外圍的天子頂，海拔1180.2m；最低位于東側(cè)溪流一帶，海拔約400m，相對(duì)高差718.2m。山體走向大致北東—南西，林木茂盛。

1.2 地層

本區(qū)屬大田東西坑礦區(qū)，礦區(qū)的東部和西部出露地層為侏羅系上統(tǒng)長(zhǎng)林組，巖性為凝灰質(zhì)砂礫巖、砂巖、粉砂巖。中間為加里東期花崗巖和燕山期花崗斑巖分布（見(jiàn)圖1，J3c-長(zhǎng)林組，γЛ53(c)-燕山期花崗斑巖, γm-加里東期花崗巖）。

2 使用儀器和方法

使用加拿大進(jìn)口V8電法工作站，包括發(fā)射和接收2個(gè)部分。發(fā)射系統(tǒng)由柴油發(fā)電機(jī)和TXU-30發(fā)射機(jī)2部分組成，最大輸出電壓1000V；最大輸出電流6～8A；接受系統(tǒng)包括V8網(wǎng)絡(luò)化多功能接收機(jī)、2個(gè)RXU輔道盒子、AMTC-30磁探頭和不極化電極。

采用可控源音頻大地電磁法，簡(jiǎn)稱CSAMT法，設(shè)計(jì)礦區(qū)探測(cè)深度為2000m，頻率選擇為7680～0.125Hz，采用自動(dòng)采集方式，采集前為確保發(fā)射機(jī)與接收機(jī)同步狀態(tài)，采用全球定位系統(tǒng)GPS時(shí)鐘對(duì)時(shí)，以達(dá)到時(shí)間上的嚴(yán)格一致。

發(fā)射偶極距AB按AB≈（1/8～1/3）收-發(fā)距r及測(cè)區(qū)剖面的長(zhǎng)度，選擇2000m，點(diǎn)距MN為40m，收發(fā)距r取5000～8500m。電法測(cè)線與勘探線重合，線距1000m。

3 資料處理

根據(jù)測(cè)區(qū)地質(zhì)復(fù)雜情況和接收偶極MN的大小，利用同一場(chǎng)源同時(shí)測(cè)量上述不同頻率

系列的九道電場(chǎng)分量（Ex）和一道磁場(chǎng)分量（Hy），即一次可同時(shí)完成9個(gè)物理點(diǎn)的頻率測(cè)深，其中V8有Ex4、Ex5、Ex6和Hy，2個(gè)RXU分別對(duì)應(yīng)Ex1、Ex2、Ex3和Ex7、Ex8、Ex9。野外工作時(shí)，接收機(jī)將野外采集的數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)在CF卡里，及時(shí)將當(dāng)天采集的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)后再對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得原始視電阻率和相位曲線及反演成果斷面圖(見(jiàn)圖2,圖中顯示視電阻率等值線)。

根據(jù)計(jì)算機(jī)處理后生成的各種資料與電剖面圖件進(jìn)行深入分析，并結(jié)合地質(zhì)情況進(jìn)行異常推斷解釋工作。將礦區(qū)南面24線地質(zhì)解釋的結(jié)果與地質(zhì)鉆探資料繪制成地質(zhì)解釋斷面圖(見(jiàn)圖3，電測(cè)深資料經(jīng)鉆探驗(yàn)證，有煤系地層存在)。

圖1 東西坑礦區(qū)地形地質(zhì)圖

圖2 大田東西坑礦區(qū)CSAMT法24線剖面圖

圖3 大田東西坑礦區(qū)24線綜合地質(zhì)剖面圖

利用CSAMT反演斷面圖和所收集的地質(zhì)資料對(duì)比分析，總結(jié)出地層CSAMT法異常特征：

侏羅系上統(tǒng)長(zhǎng)林組凝灰質(zhì)砂礫巖、砂巖、粉砂巖：ρs=400～1500Ω·m；

加里東期花崗巖和燕山期花崗斑巖：明顯的高阻特征，ρs大于1000Ω·m；

3條測(cè)線電剖面圖顯示，東面大部均為高阻區(qū)，與地面露頭吻合，為巖體分布區(qū)，而剖面西側(cè)都有一段低阻區(qū)，其中在24線2-40號(hào)測(cè)點(diǎn)間發(fā)現(xiàn)有較大范圍低阻異常區(qū)，電阻率低于300Ω·m，其中含低于50Ω·m的區(qū)域，厚度大，由淺入深達(dá)上千米。根據(jù)區(qū)域資料分析，低于50Ω·m的部分為二疊系下統(tǒng)童子巖組含煤地層。

4 使用效果

根據(jù)24線電測(cè)剖面確定在37號(hào)測(cè)點(diǎn)附近布24-1孔，14號(hào)測(cè)點(diǎn)布24-2孔。經(jīng)鉆探施工，24-1孔644.0～900.9m為童子巖組含煤地層，含煤9層，5層可采；900.9～994.0m為文筆山組泥巖、粉砂巖。24-2孔575.0～957.6m為童子巖組含煤地層，3層可采；957.6～985.0m為文筆山組泥巖、粉砂巖；985.0～992.0m為棲霞灰?guī)r。

5 結(jié)論

（1）CSAMT法成果圖所反映煤系地層異常較為直觀，侵入體邊界明顯；低阻區(qū)厚度越大，含可采煤層可能性越高。

（2）綜合分析CSAMT法電剖面和鉆孔資料，表明大田東西坑礦區(qū)西部侏羅系上統(tǒng)長(zhǎng)林組地層之下，有二疊系下統(tǒng)童子巖組含煤地層存在，含可采煤層數(shù)層。含煤地層受后期巖漿侵入影響，呈條帶狀，南北走向。從南往北受巖體影響越來(lái)越嚴(yán)重。從而大大縮小工作區(qū)范圍。

（3）發(fā)射點(diǎn)AB位置比較難以尋找，要求放線長(zhǎng)度1～3km，與測(cè)線近平行，交角小于3°，測(cè)線必需位于發(fā)射線60°擴(kuò)散角范圍內(nèi)；特別是發(fā)射點(diǎn)需位于地勢(shì)較低洼、導(dǎo)電較好的集水稻田里才能滿足供電要求（見(jiàn)圖4）。

此外，發(fā)射點(diǎn)供電電壓達(dá)1000V，多沿田園、道路及村莊放線，人、牲畜碰線的機(jī)會(huì)極大。

（4）根據(jù)CSAMT法電剖面解釋的地層界面深度存在誤差，由于整套成圖軟件從加拿大引進(jìn)，目前還無(wú)法弄清引起誤差的原因。從幾個(gè)礦區(qū)鉆探成果來(lái)看，解釋深度應(yīng)乘經(jīng)驗(yàn)系數(shù)1.9。

（5）鉆探結(jié)果顯示文筆山組泥巖同樣為低阻異常；棲霞灰?guī)r可能分布范圍較小，高阻異常不明顯。CSAMT法成果圖還顯示低阻異常區(qū)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鉆探深度，其深部存在文筆山組或童子巖組地層重覆的可能性，建議下一步鉆孔加大深度控制并驗(yàn)證是否存在煤系地層。

圖4 CSAMT法野外工作布置示意圖

[1]郭韶華.CSAMT法在福建隱伏礦區(qū)找煤效果分析[J].中國(guó)西部科技，2010（9）.

[2]周仕新.CSAMT法在福建山區(qū)尋找隱伏礦中的應(yīng)用[J].華南地質(zhì)與礦產(chǎn)，2009（1）.

[3]郭韶華，成江民.淺析CSAMT法在南方復(fù)雜地形條件下找煤效果[J].煤炭科技，2008（4）.

[4]石昆法.可控源音頻大地電磁法[M].北京：科學(xué)出版社，1999.

TheApplication Effect of CSAMT Method in Looking for Coal Mine at Datian Dongxikeng in Fujian

LIU Ying-ning
(No.196 Coal Geological Team of Fujian Province,Shaxian Fujian 365500,China)

The exposure strata of the mining area in Datian Dongxikeng,Fujian are tuffaceous sandy conglomerate,sandstone and siltstone of the upper Jurassic Changlin formation,with widely distributed granite porphyry.In order to ensure whether there is buried coal series strata underground,and to determine the borehole location,the induced polarization section survey was laid with CSAMT method in the mining area.Through the data acquisition and processing,the ideal coal bearing area was located,and the effect was verified obviously well by following drilling-bore.

Coal series strata；CSAMT；drilling-bore

P631.2

B

1004-5716(2015)01-0081-03

2014-02-12

2014-02-13

柳應(yīng)寧（1957-），男（漢族），福建壽寧人，工程師，現(xiàn)從事煤田地質(zhì)和物探工作。