煤田火區(qū)勘探中自然電位法和磁法資料的處理與解釋

胡志敏++袁宇

摘 要：根據(jù)新疆煤田火區(qū)勘探的實(shí)際需要，結(jié)合自然電位法和磁法勘探原理，歸納總結(jié)了自然電位法和磁法資料的處理與解釋方法，以及這些資料在野外收集過程中的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：煤田火區(qū)；自然電位法；磁法；資料處理與解釋

1 自然電位法與磁法的勘探原理

1.1 自然電位法勘探原理

在火區(qū)上出現(xiàn)的自然電場，主要是煤層在自熱和燃燒階段中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氧化還原電場和吸附電場，在地表形成微弱的過濾電場[1]。如果把煤層燃燒過程中形成的電場用偶極電流源來簡化（如圖1所示），那么火區(qū)形成的自然電場就是由多個(gè)偶極源電場疊加形成的。

野外采集數(shù)據(jù)時(shí)通過精密儀器在地面以某一點(diǎn)為電位基點(diǎn)，即M極，另一點(diǎn)為探測點(diǎn)，即N極，探測兩點(diǎn)的電位差。經(jīng)過室內(nèi)資料處理，成圖，得到自然電位異常曲線。根據(jù)異常曲線變化情況，判斷地下煤層燃燒情況。

1.2 磁法勘探原理

煤系地層頂?shù)装逵缮皫r、泥巖、頁巖、石灰?guī)r等構(gòu)成，其中賦存著大量的鐵礦物成分（赤鐵礦、褐鐵礦、黃鐵礦、菱鐵礦），這些鐵礦物在不受高溫作用時(shí)表現(xiàn)出弱磁性；在煤層自燃的高溫作用下，這些礦物會(huì)漸漸有質(zhì)的變化，形成大面積燒變巖體[2]。多數(shù)燒變巖結(jié)構(gòu)破碎，顏色多為褐色和黃紅色，成為強(qiáng)磁性巖體。在溫度冷卻過程中，巖層中的磁疇會(huì)逐漸按大地磁場重新排列，燒變巖體逐漸成為磁性巖體。

地球本身是一個(gè)磁性體，地理南極為北，發(fā)出磁力線；地理北極為南，磁力線從南極發(fā)出在北極聚集。在正常情況下，地球磁場分布于整個(gè)地球表層，地磁場是隨時(shí)間變化的，這種變化是有規(guī)律的變化，通常稱為日變，同一緯度各點(diǎn)的日變值幾乎相等。在火區(qū)范圍內(nèi)，磁場值與火區(qū)范圍外有差異，通過在火區(qū)外和火區(qū)內(nèi)同時(shí)探測磁場值，然后進(jìn)行日變矯正后就能獲取火區(qū)的磁異常。根據(jù)火區(qū)的磁異常曲線判斷煤層的燃燒情況[3]。

2 自然電位法與磁法資料的處理與解釋

在煤田火區(qū)勘探中，確定火區(qū)燃燒范圍和深度是勘探工作的主要目的。火區(qū)范圍和深度的確定主要依據(jù)自然電位法和磁法曲線異常情況，現(xiàn)以某火區(qū)磁異常和自然電位異常曲線來說明在火區(qū)勘探中是如何來劃定火區(qū)燃燒范圍和深度的[4]。

從野外勘探采集數(shù)據(jù)，經(jīng)過室內(nèi)資料處理之后得到如圖2所示的磁法異常曲線。根據(jù)煤層傾向，火區(qū)煤層向南傾斜（畫圖時(shí)，零點(diǎn)位置為北），故解釋的時(shí)候從北向南看曲線，找到曲線從正異常向沒有異常的下降的部分，取曲線該部分靠近無異常1/3處定為煤層燃燒與未燃燒部分的分界點(diǎn)。

磁法解釋有1/2法、1/3法和1/5法，具體運(yùn)用中該用哪種方法要結(jié)合自然電位曲線來選擇。

結(jié)合自然電位曲線，磁法解釋過程中選擇為1/3法（圖3），其他剖面線的異常曲線解釋以此類推，得到火區(qū)整體解釋成果。根據(jù)各條剖面線解釋結(jié)果，最后在火區(qū)平面圖上展布，結(jié)合火區(qū)實(shí)地情況，劃定火區(qū)的燃燒區(qū)域（圖4）。

3 結(jié)束語

（1）在磁法野外勘探施工過程中，測日變的磁法儀要安放在火區(qū)范圍之外、沒有磁性體干擾的地方，以保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。（2）在圈定火區(qū)范圍時(shí)，要盡量結(jié)合自然電位法和磁法兩條異常曲線進(jìn)行對(duì)比分析，同時(shí)，參考其他資料，如地表踏勘資料、火區(qū)附近礦井相關(guān)資料等。（3）在火區(qū)勘探中，自然電位法和磁法是比較傳統(tǒng)和成熟的勘探方法，它們使用范圍廣，既可以用于火區(qū)勘探，也可以用于火區(qū)監(jiān)測，且它們施工方便，不受地形、地勢(shì)的限制。尤其是在確定火區(qū)燃燒范圍方面具有很大的作用，從多年的火區(qū)勘探成果可以看出，用這兩種方法確定的火區(qū)燃燒范圍比較真實(shí)，有較高的可信度。

參考文獻(xiàn)

[1]張安全.物探方法在煤田勘探、滅火中的應(yīng)用[J].西部探礦工程，2008，8：122-124.

[2]王國旗，徐精彩，鄧軍，等.煤巖熱破壞對(duì)露頭火災(zāi)的影響研究[J].陜西煤炭，2002，4：9-12.

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

[4]費(fèi)金彪.大寶鼎4號(hào)煤層露頭火災(zāi)綜合治理技術(shù)研究[D].西安：西安科技大學(xué)，2008.

作者簡介：胡志敏（1988-），男，湖北天門人，碩士研究生，現(xiàn)主要從事煤田火區(qū)勘探與滅火工程評(píng)價(jià)研究工作。