王超

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤炭開(kāi)采技術(shù)得到了很大進(jìn)步。在煤炭開(kāi)采中火燒區(qū)會(huì)有磁異常的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象有其自身的特定和性質(zhì)，物探磁法在該區(qū)域的應(yīng)用具有十分重要的作用。通過(guò)大量的實(shí)踐表明，采用物探磁法能夠?yàn)榇_定火燒區(qū)域的范圍提供依據(jù)，而且確定效果非常好。

關(guān)鍵詞：煤田自燃；磁法勘探；火燒區(qū)；燒變巖

引言

我國(guó)煤炭產(chǎn)出量在世界總產(chǎn)出量中有很大比重，煤礦分布的范圍也比較大。無(wú)論是大煤田還是小煤田都會(huì)存在著火災(zāi)隱患，一旦出現(xiàn)火災(zāi)不僅給煤炭企業(yè)造成損失，也會(huì)給人員的生命造成威脅，所以在煤炭安全生產(chǎn)中火燒區(qū)治理是十分重要的工作，這也是當(dāng)前煤炭地質(zhì)勘探中的一項(xiàng)主要任務(wù)。準(zhǔn)確勘測(cè)出火區(qū)能夠?yàn)楹竺娴幕馂?zāi)防治工作提供依據(jù)。在眾多的勘探方法中，物探磁法具有方便、操作簡(jiǎn)單、結(jié)果直觀的特點(diǎn)，受到人們的關(guān)注。

如果煤層長(zhǎng)期暴露在干燥的環(huán)境中就可能發(fā)生自燃現(xiàn)象，這給社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成很大損失，同時(shí)煤在燃燒的過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生危害環(huán)境的物質(zhì)。特別是對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)，煤炭更是資源戰(zhàn)略中的主要部分。所以我們應(yīng)該找到合適的方法來(lái)解決煤炭自燃問(wèn)題。

上面提到了預(yù)防煤層自燃問(wèn)題的重要性，所以在煤田地質(zhì)勘探的過(guò)程中應(yīng)該查明開(kāi)采區(qū)域中可能存在的煤層火燒區(qū)，也就是說(shuō)煤礦開(kāi)采區(qū)域的生產(chǎn)安全設(shè)計(jì)方面以及礦井邊界的劃分都和煤炭火燒區(qū)有直接的關(guān)系。當(dāng)前我國(guó)在勘探火燒區(qū)的技術(shù)上得到了很大的進(jìn)步，產(chǎn)生了很多有效的探測(cè)方法。在使用這些方法的過(guò)程中通過(guò)調(diào)查相關(guān)的地質(zhì)資料以及鉆孔情況都能夠大致的判斷出火燒區(qū)的范圍，這就為后面的安全設(shè)計(jì)以及預(yù)防措施的建立提供了重要依據(jù)。世界范圍內(nèi)的學(xué)者都對(duì)煤炭自燃區(qū)域的確定做了相關(guān)研究，特別是最近幾年煤礦火災(zāi)的頻發(fā)，使得我們必須找到一種科學(xué)有效的方式來(lái)進(jìn)行勘探。下面我們就談?wù)劗?dāng)前最為常用的物探磁法，了解該方法在確定火燒區(qū)的重要作用。

1 煤田火燒區(qū)磁異常形成特征及實(shí)質(zhì)

煤炭主要是在沉積巖中形成，一般受到地質(zhì)條件的影響會(huì)存在著一些微弱的磁異常特征。通常來(lái)說(shuō)，在煤層的中上層都會(huì)含有大量的鐵元素，這也就是物探磁法使用的關(guān)鍵部分。當(dāng)煤層內(nèi)部發(fā)生燃燒現(xiàn)象時(shí)，高溫就會(huì)使這些鐵元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生含有磁的物質(zhì)，而且隨著這些物質(zhì)的增加磁性就會(huì)越強(qiáng)。在溫度慢慢降低，這些磁性物質(zhì)就會(huì)沉積下來(lái)，這種磁強(qiáng)化程度會(huì)比沒(méi)燃燒前高出好幾十倍，也就是說(shuō)存在著很大的磁性差異。通過(guò)物探磁法之后會(huì)形成一個(gè)磁曲線，在這個(gè)曲線中會(huì)展示出磁性的差異，操作人員就能夠根據(jù)磁異?，F(xiàn)象診斷出當(dāng)前煤礦區(qū)域內(nèi)的火燒區(qū)，并制定出最佳的預(yù)防措施。

一般來(lái)說(shuō)，理論上當(dāng)火燒區(qū)出現(xiàn)光滑的現(xiàn)象，那么就可以斷定這是一種磁異常的狀態(tài)，不過(guò)在具體測(cè)量實(shí)踐中火燒區(qū)的磁異常會(huì)呈現(xiàn)出鋸齒狀的波動(dòng)。在一些專(zhuān)家學(xué)者的研究成果中表明，造成火燒區(qū)出現(xiàn)磁異常現(xiàn)象的因素表現(xiàn)為以下三個(gè)方面。第一，燃燒巖石冷卻下來(lái)的過(guò)程中發(fā)生了比較復(fù)雜的變化，外界磁場(chǎng)受到燃燒的這些巖石塌陷的影響，使得火燒區(qū)呈現(xiàn)出波狀的磁異?，F(xiàn)象。第二，在煤層底層中存在著分布不均勻的特元素從，在同樣的溫度烘烤變質(zhì)的過(guò)程中容易出現(xiàn)不均勻磁性分布現(xiàn)象。第三，水平方向上煤層通常情況下會(huì)出現(xiàn)不均勻裂縫發(fā)育過(guò)程，在封閉的環(huán)境影響下，使得煤層自燃程度不一樣，進(jìn)而造成不均勻磁異?，F(xiàn)象的發(fā)生。

2 磁法勘探方法確定煤田火燒區(qū)域

在當(dāng)前的地球地質(zhì)勘探中物探磁法是最為常用的方法。由于自然界中存在的磁場(chǎng)是不同的，而不同的物質(zhì)也存在著不同的磁場(chǎng)，當(dāng)磁異?，F(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，也會(huì)使得整個(gè)地球磁場(chǎng)發(fā)生變化。這種方法就是根據(jù)找到地質(zhì)構(gòu)造中磁性的變化來(lái)確定火燒區(qū)域。

2.1 資料解釋

磁性覆蓋層的干擾。磁性覆蓋層相對(duì)于深部找礦來(lái)說(shuō)，屬于干擾源的一種，一般是指黃土、紅土、磁性表土、磁性礫石、安山巖、流紋巖、玄武巖等表層磁性物質(zhì)。這些復(fù)雜干擾物的磁性特征，總體來(lái)說(shuō)分為兩類(lèi)：即規(guī)則干擾和隨機(jī)干擾。前者要指磁性物分布均勻或具有一定埋深，后主的磁性物主要指表層分布雜亂無(wú)章。

剔除異常干擾，進(jìn)行歸納磁測(cè)曲線，再進(jìn)行分類(lèi)解釋有用磁異常。地表磁干擾主要為鉆機(jī)、高壓電線、民房、礦區(qū)以及地表燒變巖碎塊等，對(duì)應(yīng)實(shí)測(cè)曲線上表現(xiàn)為很窄的尖峰或單點(diǎn)高頻異常，磁異常易區(qū)分，與煤層自燃區(qū)。以解釋工作在分析剖面異常特征點(diǎn)為基礎(chǔ)，進(jìn)行綜合對(duì)比分析地面調(diào)查、鉆孔巖心等資料，進(jìn)行類(lèi)比平面曲線，從已知到未知，反復(fù)研究煤層自燃邊界與異常特征點(diǎn)的相應(yīng)的關(guān)系。對(duì)異常段出現(xiàn)幅值較小和不規(guī)則異常的現(xiàn)象，進(jìn)行推斷異常分布平面規(guī)律。

2.2 數(shù)據(jù)處理

當(dāng)天結(jié)束野外工作后，計(jì)算機(jī)記錄當(dāng)天儀器測(cè)定的總磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，用磁法數(shù)據(jù)處理程序軟件將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行各項(xiàng)改正，包括高程改正、正常場(chǎng)改正、日變改正，吟T值計(jì)算后得到。每天資料當(dāng)天處理、當(dāng)天計(jì)算，相應(yīng)吟T曲線作出記錄，算準(zhǔn)單項(xiàng)到0.1nT級(jí)別，復(fù)算達(dá)到100%的要求，使野外采集資料的精準(zhǔn)性得以保證。

2.3 地面高精度磁測(cè)項(xiàng)目野外生產(chǎn)的幾點(diǎn)技術(shù)要求

下面按工作順序就野外生產(chǎn)中的各個(gè)主要環(huán)節(jié)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹：當(dāng)前項(xiàng)目的工作比例尺多了解，收集地形資料、測(cè)區(qū)地質(zhì)，工作精度，測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算、測(cè)網(wǎng)設(shè)計(jì)，了解測(cè)區(qū)交通、地形、氣候、人文等情況，統(tǒng)一制定算野外生產(chǎn)費(fèi)用和野外生產(chǎn)計(jì)劃預(yù)。應(yīng)先派人將駐扎地在進(jìn)入工區(qū)之前落實(shí)好。

了解測(cè)區(qū)地球磁場(chǎng)特征，包括磁傾角、磁偏角、地球總磁場(chǎng)。以往可直接從地球磁場(chǎng)分布圖查獲這些參數(shù)，現(xiàn)在有專(zhuān)業(yè)的計(jì)算軟件，可以利用多分量磁力儀測(cè)定（如FVM400磁通門(mén)磁力儀），也可以直接利用軟件計(jì)算。這些參數(shù)是資料解釋的重要依據(jù)，必須盡量掌握準(zhǔn)確。必須了解測(cè)區(qū)內(nèi)可能存在異常的地段。

了解測(cè)區(qū)人文分布情況、主要干擾源、經(jīng)濟(jì)建設(shè)情況，根據(jù)測(cè)區(qū)干擾物的特點(diǎn)制定消除干擾物影響的方法和分布情況。校驗(yàn)儀器性能：磁力儀的性能一般包括儀器噪聲、一致性、零飄等方面。具體操作方法將單獨(dú)介紹。

還有系統(tǒng)了解測(cè)區(qū)地磁日變場(chǎng)、日變站設(shè)置；基點(diǎn)（日變站）、測(cè)點(diǎn)觀測(cè)；資料歸檔及部分日常工作；地層巖石標(biāo)本采集及磁參數(shù)測(cè)定；質(zhì)量檢測(cè)。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，文章主要對(duì)當(dāng)前煤炭火燒區(qū)的情況進(jìn)行了分析，并提出了物探磁法在勘探火燒區(qū)中的重要作用，我們應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)這種方法的深入研究，使其更好地被我所使用。不過(guò)在使用這種方法的時(shí)候，還應(yīng)該根據(jù)實(shí)際探測(cè)的需要，并結(jié)合鉆孔的驗(yàn)證情況以及相關(guān)的地質(zhì)調(diào)查來(lái)進(jìn)行。這種方法特別適合在資金缺少、滅火難度高的情況下使用，通過(guò)加強(qiáng)對(duì)物探磁法的研究，也說(shuō)明了對(duì)煤炭火燒區(qū)域的勘探更加重視。當(dāng)前火燒區(qū)域的勘測(cè)方法還有很多，我們應(yīng)該根據(jù)自己的實(shí)際需要進(jìn)行選擇，并加強(qiáng)對(duì)其他勘測(cè)技術(shù)的研究，找到最為科學(xué)的勘察手段，提高應(yīng)用的效果，并做好相應(yīng)的實(shí)踐記錄工作，配合好鉆探的勘察驗(yàn)證。

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