高精度磁测在陕北煤田火烧区的应用

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1、高精度磁测在陕北煤田火烧区的应用陈小龙任金礼(陕西省地质矿产勘查开发局物化探队西安710043)【摘要】在煤田勘探中，经常会遇到可采煤层自燃现象，而煤层自燃后的缺失直接影响了储量的准确估算。为了获得煤层完全燃烧边界和半燃烧边界的确切位置，根据煤层自燃后顶底板岩石的热剩磁而产生一定强度的磁异常这一特征，通过地面高精度磁测工作及磁测资料的解译来间接达到确定煤层自燃边界的目的是可行的。本文通过对陕北某井田实测的地面高精度磁测异常的解译，总结了利用高精度磁测有效圈定煤层自燃边界的方法和经验，并通过钻孔加以验证，为以后此类工

2、作提供了借鉴。【关键词】磁测；煤田火烧区；热剩磁；煤层自燃边界1.前言陕西省是煤炭资源大省,尤其陕西北部赋存着大量的煤炭资源。但是由于干旱少雨等环境因素，在沟谷煤层出露部位经阳光强烈照射，煤层出现氧化发热自燃现象。经调查，煤层自燃从出露部位向里燃烧伸展可以达到1-2公里，这部分煤层的缺失直接影响到储量的估算及后期开采，所以在煤田勘探工作中查明火烧区的范围是很有必要的。2．火烧区磁法勘探原理煤层自燃过程中，煤层及围岩中铁、磷等物质发生复杂的化学变化，煤层顶底板随着煤层燃烧以后温度的降低，冷却以后形成烧变岩，烧变岩温度

3、降低后保留了较强的热剩磁，其烧变岩和正常围岩具有了明显的磁性差异，磁法勘探正是利用这一明显的磁性差异，来解决煤层自燃后火烧范围的。煤层自燃后地表观测到的磁场特征如图1所示图1煤层自燃后磁场特征图73、应用实例在榆林市城东北方向某井田，地处毛乌素沙漠与陕北黄土高原接壤地带。构造形态为一向北西缓倾的单斜构造，倾角小于1°，区内无较大断层和褶皱存在，无岩浆活动痕迹，构造简单。井田内延安组单孔含煤8～14层，可采煤层4层，其它均为不可采煤层。其中3号煤层为井田主要可采煤层，厚度大、层位稳定，可是在东部地区煤层大都自燃或出露

4、。先期阶段布设了一定工作量的二维地震，划分自燃边界效果并不明显。由于煤层顶底板中的铁质多是铁的氧化合物,随着烧变岩的形成它们大部分转换为磁性矿物。根据烧变岩热剩磁特征，利用磁测方法可以发挥其作用，进而确定煤层自燃区域，划定的火烧边界。通过对确定的边界进行钻孔验证，结果准确可靠，达到勘查的目的。4．测区地球物理特征通过对测区出露地表或钻孔得到的火烧岩、红色粘土、砂岩、砂泥岩进行磁参数测定，得到了该区磁物性参数资料（表1）。表1区内磁物性参数测定统计表岩性标本块数磁化率(单位:π×10-6SI)剩余磁化强度(单位:10

5、-3A/m)采集位置变化范围平均值变化范围平均值火烧岩579.0~4360.61379.488.0~1894.7789.0SH2孔、SH4孔红色粘土2040.0~2120.01001.042.0~1003.0580.0出露地表砂岩、砂泥岩50.0~215.3133.50.0~117.877.1S403、S502井田地表绝大部分被第四系中更新统离石组（Q2l）黄土覆盖，北部局部地段被全新统（Q42eol）风成沙覆盖，较大支沟中分布新近系上新统静乐组（N2j）红色黏土，无基岩出露，通过物性标本参数测定，新近系上新统静乐

6、组（N2j）红色粘土具一定磁性，由于在沟谷中出露地表，成为本次磁测工作的主要干扰源。煤层顶板为厚度8～20m的中细粒长石砂岩（即“真武洞砂岩”），大部分地段有0.12～2.45m的泥岩、泥质粉砂岩伪顶。煤层底板一般为细砂岩、粉砂岩与泥岩互层，偶见炭质泥岩（根土岩）。煤层与顶底板为明显接触，局部为微冲刷接触。砂岩、泥岩本身磁性微弱，甚至无磁性。当煤层自燃时，受高温作用的影响，使煤层顶底板岩石受热变质，形成了含暗色铁磁性矿物较多的烧变岩，温度降低后保留了较强的热剩磁，使其磁性变强，这是识别边界的重要特征。因此，利用磁测

7、技术对勘查区燃烧边界进行勘探具备物理前提和条件。75．野外数据获取由于测区设计磁测线是通过推测火烧边界线拟定的，为了能有效控制煤层自燃边界线，首先是采用大致一公里的测线间距进行控制性工作，通过长线的控制，大致确定煤层自燃区域，然后加密测线。共布设长线控制剖面10条，每条长1200米，点距10米。加密线线距一般控制在100米左右，共布设短剖面29条，每条长600米，点距10米。仪器采用捷克产的PMG-1磁测仪器，仪器在开工前后进行噪声水平测定、探头一致性、主机一致性、观测误差测定、系统观测误差试验,两次试验各项指标满

8、足设计要求。野外测点观测时要减小地面不均匀磁性的随机干扰，要求所有工作人员工作过程中全身“去磁”，磁测干扰较强区域，如大型建筑物、村镇、高压线等，可适当偏移设计点位。通过野外实测，共得到三千多个磁测△T数据。质量检查按照同点位、不同仪器、不同人、不同天的“一同三不同”方法对测地工作和磁测进行了质量检查，测地工作平面精度、高程精度和磁测精度均满足要求。磁测实达