劉正風，張凡斌

（山東省煤田地質(zhì)局物探測量隊，山東 泰安 271000）

煤田三維地震勘探的主要任務是進一步控制主要煤層底板標高以及探測小斷層、小構(gòu)造、陷落柱、采空區(qū)、沖刷帶等。然而，在煤礦設計及開采過程中煤層火燒的存在給煤礦的生產(chǎn)安全帶來極大的隱患，火區(qū)治理已經(jīng)成為亟待解決的問題。對煤田（煤礦）火區(qū)進行綜合詳細勘查，為下一步的滅火專項初步設計和火區(qū)治理工作提供依據(jù)①山東省煤田地質(zhì)局物探測量隊，劉正風，新疆和什托洛蓋煤田和布克賽爾蒙古自治縣布臘圖勘查區(qū)三維地震勘探報告，2010年。。

1 地質(zhì)概況

布臘圖勘查區(qū)位于和布克賽爾蒙古自治縣和什托洛蓋鎮(zhèn)東30km處。其大地構(gòu)造位置位于準噶爾－北天山的褶皺系，西南準噶爾優(yōu)地槽褶皺帶的和什托洛蓋凹陷。基本形態(tài)為山間盆地，地形地貌極其復雜，全區(qū)基本上由走向東西的火燒矸石山丘、戈壁、沖溝及松散碎石山丘相間組成。區(qū)內(nèi)地層自上而下為：第四系、侏羅紀西山窯組、三工河組及八道灣組。其中第四紀地層較薄，且局部有巖石出露。局部地表及其下部存在火燒區(qū)?？辈閰^(qū)內(nèi)的含煤地層為侏羅紀西山窯組及八道灣組。其中西山窯組可采煤層較多，主要可采煤層為B17，B18，B6及B3煤層，而B17，B18煤層厚度較大，埋藏較淺，B6及B3煤相對較薄，埋藏較深。區(qū)內(nèi)主體構(gòu)造為一向斜，軸向NEE，N翼傾角較緩，S翼傾角較陡。煤層與其頂?shù)装逦镄圆町惷黠@，煤層附近能形成能量較強的反射波。

2 探測方法

2.1 數(shù)據(jù)采集與處理

根據(jù)該區(qū)的地球物理特征和勘探目的，選用三維地震和磁法相結(jié)合的綜合物理方法對該區(qū)實施勘探。經(jīng)各種試驗后確定三維地震勘探觀測系統(tǒng)采用8線5炮制，中間發(fā)炮，接收道數(shù)8×60＝480道，接收線距20m，CDP網(wǎng)格：10m（橫向）×5m（縱向），覆蓋次數(shù)20次。在整個資料處理過程中，始終以高信噪比、高保真度為目標展開資料處理工作［1］。

磁法勘探使用2臺高精度GSM－19T數(shù)字式質(zhì)子磁力儀進行野外數(shù)據(jù)采集，同時進行測點和日變觀測，測線基本垂直地層走向，按50m線距，10 m點距布設。全區(qū)共布設155條測線。在資料處理過程中，除進行日變校正外，還剔除了個別特殊干擾異常點。

2.2 物性響應特征

2.2.1 磁法勘探

煤層在燃燒過程中，煤層上覆巖石受到高溫烘烤，由于高溫和地磁場的作用，鐵質(zhì)礦物經(jīng)氧化還原及“弱場冷卻”的物理化學變化，產(chǎn)生了較強的“熱剩磁”，相應的巖層形成了具有較強磁性的燒變巖，使燒變巖與圍巖產(chǎn)生明顯的磁性差異［2］。

野外采集資料經(jīng)整理、處理后，對處理后的資料采用了多種方法進行分析解釋，主要有平面剖面圖分析（圖1）及等值線平面圖分析（圖2），進行綜合分析解釋。

在磁法△T平面剖面圖上（圖1）2～3測線的7?！?2＃點出現(xiàn)高△T異常，△T值最大在100nT左右。同樣，在磁法△T等值線平面圖上（圖2），2～3測線的7?！?2＃點出現(xiàn)高△T異常，△T值最大在100nT左右，為火燒區(qū)的反映。

圖1 磁法△T平面剖面圖

圖2 磁法△T等值線平面圖

2.2.2 三維地震勘探

煤層在燃燒過程中，煤層上、下部圍巖受到高溫烘烤，致使煤層上、下部圍巖裂隙發(fā)育，失去了形成層狀地震反射的條件。煤層火燒在時間剖面上的反映是反射波品質(zhì)變差或突然消失，反射波變的雜亂無章。三維地震可以根據(jù)煤層反射波出現(xiàn)的上述異常，解釋煤層火燒，圈出煤層火燒區(qū)邊界。

由于地震時間剖面上得不到來自淺層的地震反射波，因此當煤層火燒深度淺于100m時，煤層火燒邊界的圈定，主要是根據(jù)磁法勘探測量的磁參數(shù)測量圈定的煤層火燒區(qū)，并結(jié)合各煤層反射波的產(chǎn)狀趨勢圈定各主采煤層火燒邊界點，連接各邊界點圈定出各煤層火燒區(qū)。

當煤層火燒深度深于100m時，根據(jù)煤層火燒在地震時間剖面上的反映特征，圈定各主采煤層火燒邊界點，連接各邊界點圈定出各煤層火燒區(qū)（圖3）。

圖3 各煤層火燒邊界點在地震時間剖面上的反映

3 綜合解釋

3.1 多種物性響應的綜合分析

采用2種勘探方法對煤層火燒區(qū)進行了圈定，2種方法圈定的煤層火燒區(qū)范圍詳見圖4。

圖4 2種方法圈定煤層火燒區(qū)范圍示意圖

從圖4中可以看出用2種勘探方法圈定的煤層火燒區(qū)范圍稍有差別，磁法勘探圈定的火燒深度較淺，三維地震勘探圈定的火燒深度較深。

2種方法有差別的原因主要是：煤層在燃燒過程中，燃燒程度不一樣，產(chǎn)生的溫差剩磁不一樣，燒變巖體下部一般磁性較弱，有的烘烤帶根本就沒有磁性［3－5］，影響磁法解釋火燒深度的精度。另外各地區(qū)聚煤規(guī)律，煤質(zhì)都不同，燃燒時間，煤層著火原因千差萬別，按均勻磁性地質(zhì)體進行解釋，影響磁法解釋火燒區(qū)范圍精度。

3.2 火燒區(qū)分布形態(tài)與規(guī)律

2種方法綜合解釋煤層火燒區(qū)2處，均分布在各主采煤層露頭處，并呈條帶狀分布，第1處火燒區(qū)位于測區(qū)中南部，火燒深度自各煤層露頭由北往南逐漸變深。其中B18煤層火燒區(qū)，火燒深度20～150m，走向長1 570m，南北寬165m，火燒面積約0.26km2；B17煤層火燒區(qū)，火燒深度20～557.74 m，走向長1 700m，南北寬324m，火燒面積約0.55 km2。第2處火燒區(qū)位于測區(qū)西北部邊界附近，僅B6煤層被火燒，火燒深度20～160m，走向長1 180 m，南北寬448m，火燒面積約0.53km2（圖5）。后經(jīng)鉆探驗證所解釋的成果與鉆探揭露情況吻合。

圖5 各主采煤層火燒區(qū)分布范圍示意圖

3.3 幾點認識

（1）磁法勘探雖然具有勘探成本低的優(yōu)點，但也與其他的物探方法相同具有受應用條件限制的固有缺陷。

（2）三維地震勘探與其他的物探方法相比，精度明顯提高，在條件較好的地區(qū)能控制在水平方向幾十米，垂直方向幾米的范圍內(nèi)，特別是對于深度大于100m的火燒區(qū)邊界點較其他物探方法效果更加明顯，但對淺于60m左右的火燒分界點，受地震本身方法的制約，精度不夠理想。

（3）利用綜合物探方法能較準確的圈定出煤層火燒區(qū)范圍。而且采用地震及其他物探相結(jié)合解釋煤層火燒，還能圈定出各煤層的火燒區(qū)邊界，使各煤層的儲量計算更準確，更能接近實際。并為礦井設計及下一步的滅火專項初步設計及煤層火燒區(qū)治理工作提供可靠的依據(jù)。

4 結(jié)語

不同的物探方法都有各自的優(yōu)缺點和應用的地球物理條件。地震方法尤其是三維地震勘探方法在石油、煤炭等資源勘探以及工程勘察中的作用是其他方法無法替代的。但是，針對不同的地質(zhì)任務和地質(zhì)條件，選擇合適的物探方法尤其是利用綜合物探方法是提高分辨率，成功地解決復雜地質(zhì)問題的關(guān)鍵。該次利用三維地震和磁法勘探成功地查明了各主采煤層火燒區(qū)范圍，為煤層儲量計算和今后的煤礦安全生產(chǎn)提供了技術(shù)保障。

［1］張威.山東煤田地震勘探及展望［J］.山東地質(zhì)，1990，6（2）：79－86.

［2］黃群.綜合物探方法在煤礦火燒區(qū)探測中的應用［J］.山西科技，2011，（2）：81－83.

［3］曾融生，陸涵行，丁志峰.從地震折射和反射剖面結(jié)果討論唐山地震成因［J］.地球物理學報，1988，（4）：23－38.

［4］陸基孟.地震勘探原理［M］.北京：石油大學出版社，2005.

［5］MT／T 897－2000.煤炭煤層氣地震勘探規(guī)范［S］.2000.