磁法在煤層火燒區邊界勘查中的應用

李雄偉

（中煤科工集團西安研究院有限公司，陜西 西安710077）

一般煤層自燃因素主要分為自然因素和人為因素。自然因素一般為煤層露頭區有充足的供氧通道，加之氣候干燥少雨和環境溫度較高，使得煤層發生緩慢氧化發熱，最終燃燒。人為因素主要有：煤礦采掘過后由于采煤工作面封閉不嚴，使得氧氣通過破壞裂隙進入工作面，當內部溫度不斷升高，工作面內殘余煤柱發生自燃。

煤層古火燒區一般由露頭向深部延伸，埋藏較淺，火燒塌陷或燒變巖裂隙區為水的富存提供了良好的空間，直接影響同層煤和相鄰下組煤的安全回采。

采空區勘查實例

1 項目概況

根據礦方采掘接續計劃，下一步將進行3-2 煤層兩個工作面的掘進及回采工作，上述區域內3-2 煤層頂部2-2 煤層古火燒區邊界及積水情況不明。為保障礦井安全生產，須對上述煤層燒變區邊界及進行探查，為工作面回采前燒變區積水探放水工作提供物探參考依據。

2 方法技術

2.1 方法原理

磁法勘探屬于地球物理勘探的方法之一，其基本原理就是通過找煤層燒變區與正常地層的地磁異常差異，結合已知鉆孔及地質資料去推斷解釋煤層燒變區邊界。一般煤層經高溫烘烤冷卻后，煤層的伴生礦會產生強烈的熱剩磁，使得該處磁異常明顯大于該處正常地層的磁異常值，通過質子磁力儀可以觀測到。在地磁學中常測定的是H，磁偏角D 和磁傾角I，用它們來研究地磁場的分布。

2.2 磁法工作要求

（1）基站選擇。

圖1 27 線磁異常剖面曲線圖

日變觀測基站一般應放置于磁場值穩定變化區域，且遠離強磁干擾源和居民生活區。此外，對于煤層燒變區邊界探查的觀測基站應放置于已知無煤層火燒區域。

（2）野外試驗。

野外試驗包括儀器性能檢測和磁法基站觀測試驗。

（3）數據采集。

數據采集人員應嚴格去磁，探頭方向及高度應嚴格按儀器操作說明執行。

（4）野外日變觀測讀數時間選擇20 秒左右即可。

（5）野外觀測時，對突變點、可疑點等應進行重復觀測，在異常地段應視情況適當加密。

2.3 數據處理解釋

（1）收集磁性資料，并對野外整理后的數據進行檢查、消除畸變點、網格化等預處理。

（2）實測總場數據經日變等校正后，得到斜磁化條件下的總場異常——△T 磁異常，它與磁性體的實際位置有偏移，將斜磁化條件下的磁異常換算為垂直磁化條件下的磁異常，即進行磁異常的化極處理。

3 異常解釋推斷

3.1 27 線磁異常剖面曲線分析

圖1 所示為勘查區內27 線磁異常剖面曲線圖，橫向距離80～620m 之間的△T 值集中在-60 ～-80nT 范圍內，曲線較光滑，數據點分布均勻，推斷為正常地層磁異常的響應曲線。橫向距離在640m 處△T 曲線出現快速變化，△T 值首先由-90nT 持續增加至700m 處-410nT，隨后△T 值又向正值方向持續增加，磁異常的持續增大特征表明該處有異于正常地層的強剩磁異常存在。此外，磁異常值逐漸轉正出現正負交替的強磁異常現象，跳變段主要集中在橫向距離的700～2300m 之間。這種正負交替的強磁異常現象表明此處地層剩磁性較強，且磁化方向不均一，與煤層燒變巖剩磁性規律吻合。根據已有地質資料分析，測線北部的1003、h3-2 鉆孔，東部的703、701 鉆孔，西部的1104 鉆孔，南部的h3-3、28 號鉆孔均3-2煤完好，綜上推斷上述區域磁異常應為2-2煤燒變所致。橫向距離2300～2420m 之間的△T 值集中在0～-40nT 范圍內，曲線較光滑，數據點分布均勻，推斷為正常地層磁異常的響應曲線。

3.2 其他測線異常解釋推斷

勘查內其他測線磁異常反映特征與27 線類似，在此不再贅述。在對每條測線磁異常剖面曲線分析的基礎上，結合已掌握的地質資料，對勘查區內的2-2 煤層火燒區邊界進行了綜合推斷解釋，解釋成果與鉆孔揭露情況吻合良好。

4 結論

4.1通過磁法勘查技術研究，以陜西榆林某礦為例，查明了勘查區內2-2 煤層的燒變區邊界分布情況，推斷的煤層燒變區邊界與后期鉆孔揭露情況吻合良好。

4.2使用磁法能夠對煤層燒變區邊界實現有效探測，效果明顯，是可以值得推廣的應用技術手段。