耿春明

（山東省煤田地質(zhì)局物探測量隊(duì)，山東 濟(jì)南 255000）

沙吉海煤礦位于和什托洛蓋煤田東段，在沙吉海煤淺部露頭區(qū)，有大量的煤層火燒區(qū)域和以往礦井采煤遺留的采空區(qū)和小窯，需要進(jìn)一步探明沙吉海煤礦二井田淺部露頭區(qū)火燒區(qū)范圍、采空區(qū)邊界及積水情況，保證礦井的建設(shè)安全及便于開展下一步工作。

采用三維地震[1]和小道距、小炮距、密網(wǎng)度的二維地震測線結(jié)合鉆孔、磁法等手段控制煤層的火燒和露頭，地震結(jié)合電法探測測區(qū)內(nèi)有無采空區(qū)[2]。

1 勘探區(qū)概況

勘探區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣和什托洛蓋含煤盆地東段，地層分區(qū)劃屬西準(zhǔn)噶爾分區(qū)瑪依力山小區(qū)，大地構(gòu)造分區(qū)劃屬準(zhǔn)噶爾板塊西準(zhǔn)噶爾古生代弧盆系，和什托洛蓋中新生代凹陷。井田內(nèi)的煤層賦存于中侏羅統(tǒng)西山窯組（J2x）上、中、下三個(gè)含煤段中。井田內(nèi)可采、局部可采煤層14層，煤層平均總厚26.06m。

1.1 地震地質(zhì)條件

勘查區(qū)出露地層有中生界侏羅系西山窯組（J2x）、頭屯河組（J2t）和新生界下古近系烏倫古河組（E2-3w）以及第四系（Q3-4pl）構(gòu)成。本區(qū)無潛水面，區(qū)內(nèi)分別由上更新統(tǒng)-全新統(tǒng)洪積層（Q3-4pl）和全新統(tǒng)洪積層（Q4pl）組成。前者在勘查區(qū)南部廣泛分布，由礫石、砂、泥等構(gòu)成，底部呈半膠結(jié)狀態(tài)，表面被戈壁礫石覆蓋；全新統(tǒng)洪積層斷續(xù)分布在沖溝中，由混雜堆積的砂、礫石和少量黃土構(gòu)成。測區(qū)北部礫石發(fā)育，淺層地震條件較差。

勘查區(qū)的主體為一走向北東的單斜構(gòu)造形態(tài)，含煤巖組主要為西山窯組，八道灣組在本區(qū)內(nèi)含少量煤層。區(qū)內(nèi)鉆孔揭露煤層賦存條件好，煤層埋深較適中，煤層頂?shù)装逦镄圆町惷黠@的煤層附近，能形成以B132、B10和B6煤層為主的三組能量強(qiáng)的反射波，這是完成本次所承擔(dān)的地質(zhì)任務(wù)的基礎(chǔ)。測區(qū)北部由于目的層淺，地形復(fù)雜以及火燒區(qū)等不利因素的影響，地震地質(zhì)條件變得非常復(fù)雜。測區(qū)南部中深層地震地質(zhì)條件較好。

1.2 磁性、電性特征

勘查區(qū)的火燒區(qū)與非火燒區(qū)的地球物理磁性差異比較大，產(chǎn)生了很強(qiáng)的磁場強(qiáng)度的反差，具備顯著的磁法勘探的地球物理前提條件。

勘查區(qū)無潛水面，區(qū)內(nèi)分別由上更新統(tǒng)-全新統(tǒng)洪積層（Q3-4pl）和全新統(tǒng)洪積層（Q4pl）組成。前者在勘查區(qū)南部廣泛分布，由礫石、砂、泥等構(gòu)成，底部呈半膠結(jié)狀態(tài)，表面被戈壁礫石覆蓋；全新統(tǒng)洪積層斷續(xù)分布在沖溝中，由混雜堆積的砂、礫石和少量黃土構(gòu)成，淺部未充水采空區(qū)一般為相對高阻反應(yīng)，充水后一般呈相對低阻特征。

2 綜合解釋

2.1 地震資料的解釋

三維地震資料解釋用合成地震記錄標(biāo)定反射波地質(zhì)屬性，采用鉆孔標(biāo)定擬合速度進(jìn)行空間歸位，查明了B132煤層、B12煤層、B10煤層、B6煤層底板的起伏形態(tài)和賦存范圍。

常規(guī)地震勘探難以得到很淺的煤層反射波，本次二維勘探采用小道距、小炮距的勘探方法，有效提高了地震資料的分辨率，使有效波得以從100ms提高至40ms，為煤礦淺部構(gòu)造解釋奠定了基礎(chǔ)。

2.2 綜合解釋火燒區(qū)

本次高精度磁法工作區(qū)靠近北部露頭區(qū)地表有燒變巖出露，該區(qū)磁異常資料受近地表燒變巖不均勻磁化、多層煤燃燒等因素影響，其ΔT曲線在剖面上呈多峰異?！颁忼X狀”跳躍形態(tài)，在平面或部分剖面上表現(xiàn)為多個(gè)異常中心。總體上中西部磁異常強(qiáng)度較大，異常明顯，中東部磁異常強(qiáng)度較小。有時(shí)一個(gè)異常有多個(gè)強(qiáng)度很高的峰值，說明異常源磁性極不均勻，頂端出露或埋深不大，異常形態(tài)整體上多呈獨(dú)立的突起[3]。

在全區(qū)ΔT值表現(xiàn)為，總體上中西部磁異常強(qiáng)度較大，異常明顯，中東部磁異常強(qiáng)度較小，其主要磁源為燒變巖；各測線小號區(qū)域（遠(yuǎn)離煤層露頭區(qū)域）ΔT值變化相對稍小，其以背景場值為主，其磁源為第四系和侏羅系沉積巖系。各ΔT磁測曲線一般表現(xiàn)為單峰特征，少數(shù)表現(xiàn)為多峰特征。剖面曲線均為北部負(fù)異常強(qiáng)，中間正異常強(qiáng)，局部梯度變化大，南部曲線接近0值。根據(jù)剖面曲線形態(tài)，結(jié)合地質(zhì)特征，推斷燒結(jié)巖體為有限延伸板狀體，走向和傾向較穩(wěn)定，繪制了ΔT磁異常綜合剖面圖。

為了對ΔT異常作出定量的推斷，本次磁測選取通過各勘探線的典型ΔT磁測曲線，結(jié)合地震資料區(qū)地質(zhì)特征，對火燒區(qū)的空間分布特征進(jìn)行了綜合分析（如圖1所示）。圖1上半部分為磁異常平面圖，下半部分為地震資料平面圖，兩者結(jié)合，相互驗(yàn)證進(jìn)行解釋，提高解釋精度。從圖上可以明顯看出，磁異常平面中的磁異常區(qū)域和地震平面圈出的火燒區(qū)域大致重合。通過地震剖面可以較清晰判別各煤層火燒情況。結(jié)合本區(qū)鉆孔揭露情況，綜合圈定了B9、B10、B11煤層火燒區(qū)分布范圍[4]。

圖1 （ΔT）磁異常剖面平面圖及物探資料綜合分析

2.3 綜合解釋采空區(qū)

利用地震方法解釋采空區(qū)，由于煤層全部或部分采空，致使原來的反射機(jī)制被破壞，時(shí)間剖面上煤層反射波特征發(fā)生畸變，難以追蹤和對比，以此判定采空區(qū)的范圍。

圖2 本區(qū)視電阻率擬斷面圖

圖2為4260L線視電阻率擬斷面圖，從該斷面圖可以看出正常地層特征為向小號方向（南）傾，視電阻率變化規(guī)律與地層特征一致。780～900號測點(diǎn)位置800m標(biāo)高附近視電阻率相對正常地電規(guī)律呈相對低阻反應(yīng)，表現(xiàn)為次低阻特征。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，該測線900號測點(diǎn)位置有巷道出露。綜合地震資料和電法資料分析認(rèn)為780～900號測點(diǎn)位置B12煤層被采空，采空區(qū)上部（北端、大號方向）坍塌，電阻率較高，因大氣降水采空區(qū)內(nèi)部部分充水，在斷面圖上表現(xiàn)為視電阻率呈次低阻特征。

3 綜合物探解釋成果

本次二維/三維地震勘探、電法和磁法勘探，資料處理解釋方法先進(jìn)，地震、電法、磁法勘探與鉆探綜合解釋，取得了豐富的物探成果。

充分利用了已有的地質(zhì)資料、井約束反演波阻抗技術(shù)、地震屬性技術(shù)，圈定了B132煤層、B12煤層、B10煤層、B6煤層不可采邊界，勾繪了B132煤層、B12煤層、B10煤層、B6煤層等厚線圖。

控制了北部B11、B10、B9煤層火燒邊界：結(jié)合鉆探、地震資料，利用磁測典型剖面特征點(diǎn)等方法，通過對基點(diǎn)正常值和測點(diǎn)的實(shí)測讀數(shù)比較，剖面平面圖和平面等值線圖上△T異常特征，綜合圈定了B9、B10、B11煤層火燒區(qū)分布范圍。利用地震和瞬變電磁法查明了B12煤層的隱伏采空區(qū)范圍。

總上所述，本次二維/三維地震、電法和磁法勘探完成了各項(xiàng)地質(zhì)任務(wù)。

4 結(jié) 論

綜合物探方法科學(xué)綜合磁法、電法、地震、測井等物理場信息，能較準(zhǔn)確探測煤礦淺部構(gòu)造，圈定出各煤層的火燒區(qū)邊界，圈定出采空區(qū)范圍，提高勘探的分辨率，使各煤層的儲量計(jì)算更準(zhǔn)確，為礦井設(shè)計(jì)及安全生產(chǎn)提供可靠的地質(zhì)材料。