淺析MES高精度電磁頻譜探測在清塬煤礦中的工作

周濤

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

關鍵詞：煤礦；探測；電磁頻

我國是一個資源耗費大國，因此在資源的開采利用過程中一定要加強資源的有效地利用，選擇合適的采煤方法和采煤技術，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。清塬煤礦位于陜西省旬邑縣清塬鄉第界駱駝項村，為充分開發煤炭資源，保障礦區穩定生產、持續發展，根據國家煤炭生產、資源整合政策，加大資源整合和提能擴產改造力度，近年來，清塬煤礦引進了MES高精度電磁頻譜探測，這對與礦區勘探技術和效率的提高具有重要意義。

1 礦區概況

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，區內地形復雜，山巒起伏，溝谷發育。地勢東高西低。

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

1.3地質概況。井田總體構造為一北傾的單斜構造，在此單斜基礎上發育寬緩的波狀起伏，傾角小于5°，井田西部邊緣發現有斷距不明的正斷層，未見巖漿巖，構造簡單。揭露的地層有：三疊系上統胡家村組；侏羅系下統富縣組；侏羅系中統延安組、直羅組；白堊系下統宜君組、洛河組；新近系上新統保德組和第四系上更新統馬蘭組。

1.4區域構造。清塬煤礦大地構造位置處于鄂爾多斯盆地南部拗陷帶內，其構造形態是以X77、X7號鉆孔為中心的近東西向的向斜構造，兩翼傾角10°～15°。本區西北部發現一條正斷層，傾向335°，斷距1.85m，在本區內分布長度1.7km。本區未見巖漿巖，構造屬簡單類型。

1.5區域煤層。清塬煤礦唯一可采煤層，煤層埋深125～344.85m，底板標高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，規律性明顯，結構簡單。

2 MES高精度電磁頻譜探測基本原理

高精度電磁頻譜探測，屬于利用天然場源的電磁波探測方法。是對大地電磁測深的改進和發展。電磁頻譜的場源是太陽風或太陽黑子活動及閃電雷擊。尤其是太陽幅射，發射出大量粒子流，當其到達圍繞地球的電離層時，轉換為電磁波。由于電離層遠離地球表面，在其繼續向地層內部傳播時，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。各種地層具有不同的物理性質從而形成不同的波阻抗界面。電磁波的波阻抗與電阻率、導磁率相關。電磁波在經過波阻抗界面時會產生反射，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。結合地質及其它物探資料可以對地層的巖性、物性進行研究。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分地下不同巖石、礦物及流體的物理基礎。

3 MES高精度電磁頻譜探測在礦區中的工作

3.1探測規劃。2009年9月共布設3條線，共計51個測點，其中離已知點近的500米范圍內點距為100米，500米外的范圍內點距為50米。

2011年9月共布設10條線，64個測點，點距為50米，現場進行踏勘，對存有強電磁干擾和進行適當調整，確定實際施工有效的MES探測點。在清塬煤礦西南部地區劃定區域上64個探測點進行現場采集，以取得實際資料。并對64個測點進行重復采集，排除偶然因素對資料的影響，獲得重復性的曲線每個觀測點進行了多次重復數據采集，每點獲得5至18條實測曲線。最后轉入室內曲線對比、綜合分析、資料解釋、報告編寫階段。

3.2解釋方法。

3.2.1 集中比較篩選。先逐個地把同一個點采集的信息曲線集中比較，從中篩選出重復性較好的曲線，作為本觀測點的代表來參與整個測線的對比解釋。

3.2.2高阻正異常的追蹤。從已知鉆孔所見煤層和電測井資料可知，煤層西高電阻率層，也正對應著在該點所采集的信息曲線的高阻正異常，對這個高阻正異常的追蹤是進行整個測線對比與解釋的主要方法。

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

3.3解釋成果。通過對信息曲線的反復對比和仔細研究以往的地質勘探資料，獲得了如下成果：提供了13條測線的綜合對比剖面，從剖面上可以看出測量段內煤層的分布、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，收集了以往的相關電性資料，包括測井資料和反演電阻率，從而建立本區的4-2煤層電性模型。本區含煤地層為侏羅系中統延安組（J2y），在該組地層中煤層圍巖多為泥巖、細砂巖、粉砂巖等巖體，電阻率較低，而煤層電阻率高的多，因此可知，區內4-2煤層同圍巖在電阻率方面差異較大，地球物理響應清楚，能夠達到設計目的。

4 結束語

綜上所述，可以看出MES高精度電磁頻譜探測技術突破了傳統物探技術的思路，通過對電磁波地層反射信號的觀測，經計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。該技術的應用采用天然場源，具有環保功能。但是，作為一項新技術MES高精度電磁頻譜探測的實際應用還比較少，經驗也比較少，這就需要在以后的實際應用中不斷的改進和完善。

參考文獻：

[1]周仁安，桂寶林，；高精度電磁頻譜法在滇東煤層氣勘探中的應用[J].云南地質.2004（04）.

[2]周思偉.傾斜煤層采煤方法與分析[J].中國新技術新產品，2010（02）.

[3]李忠，武強，等.高精度電磁頻譜技術及其在礦產勘探中的應用研究[J].北京科技大學學報，2007，29（6）endprint