李雄偉

（中煤科工集團(tuán)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(qū)有充足的供氧通道，加之氣候干燥少雨和環(huán)境溫度較高，使得煤層發(fā)生緩慢氧化發(fā)熱，最終燃燒。人為因素主要有：煤礦采掘過(guò)后由于采煤工作面封閉不嚴(yán)，使得氧氣通過(guò)破壞裂隙進(jìn)入工作面，當(dāng)內(nèi)部溫度不斷升高，工作面內(nèi)殘余煤柱發(fā)生自燃。

煤層古火燒區(qū)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(qū)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(qū)勘查實(shí)例

1 項(xiàng)目概況

根據(jù)礦方采掘接續(xù)計(jì)劃，下一步將進(jìn)行3-2 煤層兩個(gè)工作面的掘進(jìn)及回采工作，上述區(qū)域內(nèi)3-2 煤層頂部2-2 煤層古火燒區(qū)邊界及積水情況不明。為保障礦井安全生產(chǎn)，須對(duì)上述煤層燒變區(qū)邊界及進(jìn)行探查，為工作面回采前燒變區(qū)積水探放水工作提供物探參考依據(jù)。

2 方法技術(shù)

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(guò)找煤層燒變區(qū)與正常地層的地磁異常差異，結(jié)合已知鉆孔及地質(zhì)資料去推斷解釋煤層燒變區(qū)邊界。一般煤層經(jīng)高溫烘烤冷卻后，煤層的伴生礦會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)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(guò)質(zhì)子磁力儀可以觀測(cè)到。在地磁學(xué)中常測(cè)定的是H，磁偏角D 和磁傾角I，用它們來(lái)研究地磁場(chǎng)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(cè)基站一般應(yīng)放置于磁場(chǎng)值穩(wěn)定變化區(qū)域，且遠(yuǎn)離強(qiáng)磁干擾源和居民生活區(qū)。此外，對(duì)于煤層燒變區(qū)邊界探查的觀測(cè)基站應(yīng)放置于已知無(wú)煤層火燒區(qū)域。

（2）野外試驗(yàn)。

野外試驗(yàn)包括儀器性能檢測(cè)和磁法基站觀測(cè)試驗(yàn)。

（3）數(shù)據(jù)采集。

數(shù)據(jù)采集人員應(yīng)嚴(yán)格去磁，探頭方向及高度應(yīng)嚴(yán)格按儀器操作說(shuō)明執(zhí)行。

（4）野外日變觀測(cè)讀數(shù)時(shí)間選擇20 秒左右即可。

（5）野外觀測(cè)時(shí)，對(duì)突變點(diǎn)、可疑點(diǎn)等應(yīng)進(jìn)行重復(fù)觀測(cè)，在異常地段應(yīng)視情況適當(dāng)加密。

2.3 數(shù)據(jù)處理解釋

（1）收集磁性資料，并對(duì)野外整理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查、消除畸變點(diǎn)、網(wǎng)格化等預(yù)處理。

（2）實(shí)測(cè)總場(chǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)日變等校正后，得到斜磁化條件下的總場(chǎng)異常——△T 磁異常，它與磁性體的實(shí)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(jìn)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(qū)內(nèi)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(nèi)，曲線較光滑，數(shù)據(jù)點(diǎn)分布均勻，推斷為正常地層磁異常的響應(yīng)曲線。橫向距離在640m 處△T 曲線出現(xiàn)快速變化，△T 值首先由-90nT 持續(xù)增加至700m 處-410nT，隨后△T 值又向正值方向持續(xù)增加，磁異常的持續(xù)增大特征表明該處有異于正常地層的強(qiáng)剩磁異常存在。此外，磁異常值逐漸轉(zhuǎn)正出現(xiàn)正負(fù)交替的強(qiáng)磁異?，F(xiàn)象，跳變段主要集中在橫向距離的700～2300m 之間。這種正負(fù)交替的強(qiáng)磁異?，F(xiàn)象表明此處地層剩磁性較強(qiáng)，且磁化方向不均一，與煤層燒變巖剩磁性規(guī)律吻合。根據(jù)已有地質(zhì)資料分析，測(cè)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(hào)鉆孔均3-2煤完好，綜上推斷上述區(qū)域磁異常應(yīng)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(nèi)，曲線較光滑，數(shù)據(jù)點(diǎn)分布均勻，推斷為正常地層磁異常的響應(yīng)曲線。

3.2 其他測(cè)線異常解釋推斷

勘查內(nèi)其他測(cè)線磁異常反映特征與27 線類似，在此不再贅述。在對(duì)每條測(cè)線磁異常剖面曲線分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合已掌握的地質(zhì)資料，對(duì)勘查區(qū)內(nèi)的2-2 煤層火燒區(qū)邊界進(jìn)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(jié)論

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

4.2使用磁法能夠?qū)γ簩訜儏^(qū)邊界實(shí)現(xiàn)有效探測(cè)，效果明顯，是可以值得推廣的應(yīng)用技術(shù)手段。