煤炭開采中火燒區磁異常現象及物探磁法的應用

摘要：近年來，我國能源需求量的不斷增長，使煤炭開采規模不斷擴大，確保煤炭的安全開采也已成為礦物開采工作中急需解決的重要問題。眾所周知，在煤炭開采過程中難以避免的會遇到火燒區，而火燒區中的磁異常現象所造成的火災隱患極有可能引發煤田火災，進而給采礦企業造成極大的經濟損失，甚至還會因此而出現人員傷亡事故。而通過物探磁法來對煤炭開采中火燒區域進行確定，則能夠有效避免火災事故的發生，保障煤炭開采工作的安全。鑒于此，本文便對煤炭開采中火燒區磁異常現象的特征及原因進行分析，在此基礎上對物探磁法在煤炭開采中火燒區磁異常現象的應用進行了探討。

關鍵詞：煤炭開采；火燒區；磁異常；物探磁法

引言

我國地大物博、礦產豐富，其中尤以煤炭資源分布最為廣泛，并且在整個世界上的出產量都名列前茅，煤炭資源對于我國經濟發展有著十分重要的作用，這也使我國急需大量的煤炭資源來發展經濟，煤炭資源的開采規模也在近年里不斷擴大。對于煤田來說，其火災隱患是不容忽視的，如果火災發生，不僅會給企業帶來巨大的經濟損失，甚至還會嚴重威脅到開采人員的人身安全，因此，在煤炭開采工作中對火燒區進行嚴格的防治是非常必要的。目前，對火燒區的勘探方法有很多，而其中尤以物探磁法操作最為簡單，而且勘測結果直觀，這也使其成為煤炭開采中火燒區勘測的常用方法，從而為煤炭火燒區的安全防治工作提供了可靠的依據。為此，以下便對物探磁法在煤炭開采中的具體應用進行深入的分析。

一、煤炭開采中火燒區磁異常現象的機理及原因

煤炭資源是我國重要的自然資源之一，其在全世界經濟發展中發揮著重要的作用。煤炭是由植物遺體在地層中歷經長年累月的生物、化學、物理作用而形成的有機礦產，由于煤炭在地層中會受到地質條件的影響，這也使煤炭分布區域中往往會產生一定程度的磁異常現象，一般而言，在煤層中通常會包含著大量的鐵元素，而這也是物探磁法的應用關鍵。由于煤炭資源在地層中儲存時會因儲層溫壓場的作用而發生內部燃燒現象，這也使煤層中分布的鐵元素會因高溫而發生化學反應，從而使生成的物質中包含有大量的磁性，進而使磁性得到明顯增強。當儲層溫壓場中的溫度降低時，這些磁性物質便會發生沉積，從而產生明顯的磁性差異。將物探磁法應用于煤炭火燒區的勘測中，則可通過儀器來得到火燒區中的磁曲線，并根據磁曲線來分析磁性差異，從而確定煤炭火燒區的分布范圍，并根據勘測結果來采取相應的預防措施。

通常來說，當火燒區中的磁曲線為平滑狀態時，則可判定為磁異常現象。不過，在對火燒區中的磁異常現象進行實際測量時，其磁曲線往往是以鋸齒狀進行波動的，而這種波動現象也可被看作磁異常現象。火燒區出現磁異常現象的原因共有三個：其一，巖石在燃燒冷卻后會發生塌陷，進而使地層磁場在巖石塌陷的影響下產生磁異常現象；其二，煤層下部中分布著大量的鐵元素，這些鐵元素的分布并不均勻，這也使其在相同溫度條件下會產生不均勻性的磁性分布現象；其三，當煤層為水平方向分布時，會使是裂縫的發育越來越不均勻，進而造成煤層在封閉地層中產生程度不一的自燃現象，從而產生不均勻的磁異常現象。

二、針對煤炭開采中火燒區磁異常現象的物探磁法應用

物探磁法是地質勘探工作中的常用方法之一，該方法是以地層中的磁性變化作為依據來對火燒區進行確定的。

（一）磁異常特征點的剖析

在深部找礦工作中，磁性覆蓋層是一種常見的干擾源，磁性覆蓋層中往往包含有磁性表土、安山巖、玄武巖、黃土、磁性礫石及紅土等磁性物質，正是這些磁性物質，使深部找礦工作的難度大大增加。按照磁性覆蓋層的干擾性質來分類，可將其分成隨機干擾與規則干擾，當磁性物質在覆蓋層中分布較為均勻時，或是磁性物質的埋深一定時，則為規則干擾，反之，如果磁性物質的分布不具備規律，則為隨機干擾。在燒火區勘測時，往往需要將異常的磁性干擾進行剔除，然后對磁測曲線進行歸納，并按照相應的分類來對磁異常現象進行解釋。在地表中的磁干擾現象可包括高壓電線、礦區、鉆機、地表燒變巖碎塊及民房等，在對地表磁異常現象進行物探磁法應用時，所測出的實際磁性曲線往往呈現出單點高頻或尖鋒異常，對于磁異常現象來說，其區分是較為容易的，只需根據其剖面異常所具備的特征點，并將鉆孔巖心、地面調查報告等資料進行綜合對比，即可得出磁異常特征點與煤層中自燃邊界之間的關系，從而根據異常段中的不規則磁異常現象與波動幅度較小的磁異常現象來推測出磁異常現象在平面中的分布規律。

（二）磁異常數據的處理

在煤炭開采工作中，可由計算機來存儲磁異常現象的強度數據，并通過數據處理程序來校正采集程序，如高程數據校正、日變校正等。在應用物探磁法來處理磁異常現象的相關數據時，應確保當天的資料應當天進行處理與計算，并記錄吟T曲線，同時還要對數據處理結果進行復核，以確保采集資料能夠具備較高的精確性。

（三）物探磁法的應用要求

以下便對物探磁法在煤炭開采工作中火燒區的勘測應用進行簡要的介紹，在應用物探磁法時，首先要確定勘測比例，并對勘測區域中的地形資料進行收集，了解勘測區域的地質情況與工作精度，并計算測點坐標，然后設計勘測網，掌握勘測區域中的地形地貌、人文特征、氣候類型及交通情況，同時制定一個統一的實施計劃。在物探磁法應用過程中，應滿足以下應用要求：其一，勘測人員應對測繪區域中的磁場特征有所了解，如地球總磁場、磁傾角等參數，可通過多分量磁力儀或計算軟件來對這些參數進行測定；其二，勘測人員應對測繪區域中的人文分布情況有所了解，明確測區中的經濟建設狀況與干擾源分布，然后依據干擾物的自身特點來采取相應的消除措施；其三，勘測人員還要對測區中的日變站布署進行系統化的了解，并做好測點觀測與數據資料的歸檔等工作。

結語

總而言之，物探磁法是確定火燒區的重要勘測手段，將物探磁法應用于煤炭開采火燒區的測繪工作中是具有重要意義的。在火燒區勘測中不僅要結合火燒區磁異常現象的表現特點，還要根據測繪區域的實際情況，來對物探磁法進行因地制宜的應用。只有這樣才能準確測定出火燒區的分布范圍，并采取合理的防范措施，避免火災事故的發生。

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作者簡介：

馬文杰，男，（1981.10.09 ）本科學歷，地球物理工程師職稱，河北省地礦局第二地質大隊，從事礦產物探方面的工作。