CSAMT法在福建大田东西坑找煤的应用效果

柳应宁

（福建省196煤田地质勘探队，福建沙县365500）

·地质与矿业工程·

CSAMT法在福建大田东西坑找煤的应用效果

柳应宁*

（福建省196煤田地质勘探队，福建沙县365500）

福建大田东西坑矿区，出露地层为侏罗系上统长林组凝灰质砂砾岩、砂岩、粉砂岩，并有较大范围花岗斑岩分布。为了确定下部是否存在隐伏的煤系地层，指导布置钻孔，在矿区内布置了电剖面，采用CSAMT方法进行野外测量，通过资料的收集处理，圈出较理想的含煤区，并经施工钻孔验证，效果显著。

煤系地层；CSAMT；钻孔

1 概述

由于受构造运动和多期岩浆侵入的影响，福建省煤系地层后期受较大破坏，断层发育，经煤田基础研究表明，虽然含煤段地层断失或抬升受剥蚀，但其下降盘的煤系地层却因下降有可能被推覆体、新地层或火山岩覆盖而保存下来。由于这些含煤块段面积较小，埋藏较深，以往采用常规的槽探、钻探方法施工，见煤率低，效果很差，即使打到煤系地层，其厚度也小，多无可采煤层存在。我院通过引进加拿大V8电法工作系统，经过开展大量野外测量和对搜集到的资料的基础上，对大田县东西坑矿区布置了24、28、32三条电法剖面线，进行观测试验，并进行对比分析，其成果显示在侏罗系地层、花岗斑岩等盖层之下存在低阻异常区，据此布置钻孔，验证结果，含可采煤层数层。

1.1 自然地理

测区属中低山地貌。山势较高，地形较陡峭，平均标高600m左右，最高峰位于北部外围的天子顶，海拔1180.2m；最低位于东侧溪流一带，海拔约400m，相对高差718.2m。山体走向大致北东—南西，林木茂盛。

1.2 地层

本区属大田东西坑矿区，矿区的东部和西部出露地层为侏罗系上统长林组，岩性为凝灰质砂砾岩、砂岩、粉砂岩。中间为加里东期花岗岩和燕山期花岗斑岩分布（见图1，J3c-长林组，γЛ53(c)-燕山期花岗斑岩, γm-加里东期花岗岩）。

2 使用仪器和方法

使用加拿大进口V8电法工作站，包括发射和接收2个部分。发射系统由柴油发电机和TXU-30发射机2部分组成，最大输出电压1000V；最大输出电流6～8A；接受系统包括V8网络化多功能接收机、2个RXU辅道盒子、AMTC-30磁探头和不极化电极。

采用可控源音频大地电磁法，简称CSAMT法，设计矿区探测深度为2000m，频率选择为7680～0.125Hz，采用自动采集方式，采集前为确保发射机与接收机同步状态，采用全球定位系统GPS时钟对时，以达到时间上的严格一致。

发射偶极距AB按AB≈（1/8～1/3）收-发距r及测区剖面的长度，选择2000m，点距MN为40m，收发距r取5000～8500m。电法测线与勘探线重合，线距1000m。

3 资料处理

根据测区地质复杂情况和接收偶极MN的大小，利用同一场源同时测量上述不同频率

系列的九道电场分量（Ex）和一道磁场分量（Hy），即一次可同时完成9个物理点的频率测深，其中V8有Ex4、Ex5、Ex6和Hy，2个RXU分别对应Ex1、Ex2、Ex3和Ex7、Ex8、Ex9。野外工作时，接收机将野外采集的数据直接存储在CF卡里，及时将当天采集的数据输入计算机后再对所测数据进行处理，获得原始视电阻率和相位曲线及反演成果断面图(见图2,图中显示视电阻率等值线)。

根据计算机处理后生成的各种资料与电剖面图件进行深入分析，并结合地质情况进行异常推断解释工作。将矿区南面24线地质解释的结果与地质钻探资料绘制成地质解释断面图(见图3，电测深资料经钻探验证，有煤系地层存在)。

图1 东西坑矿区地形地质图

图2 大田东西坑矿区CSAMT法24线剖面图

图3 大田东西坑矿区24线综合地质剖面图

利用CSAMT反演断面图和所收集的地质资料对比分析，总结出地层CSAMT法异常特征：

侏罗系上统长林组凝灰质砂砾岩、砂岩、粉砂岩：ρs=400～1500Ω·m；

加里东期花岗岩和燕山期花岗斑岩：明显的高阻特征，ρs大于1000Ω·m；

3条测线电剖面图显示，东面大部均为高阻区，与地面露头吻合，为岩体分布区，而剖面西侧都有一段低阻区，其中在24线2-40号测点间发现有较大范围低阻异常区，电阻率低于300Ω·m，其中含低于50Ω·m的区域，厚度大，由浅入深达上千米。根据区域资料分析，低于50Ω·m的部分为二叠系下统童子岩组含煤地层。

4 使用效果

根据24线电测剖面确定在37号测点附近布24-1孔，14号测点布24-2孔。经钻探施工，24-1孔644.0～900.9m为童子岩组含煤地层，含煤9层，5层可采；900.9～994.0m为文笔山组泥岩、粉砂岩。24-2孔575.0～957.6m为童子岩组含煤地层，3层可采；957.6～985.0m为文笔山组泥岩、粉砂岩；985.0～992.0m为栖霞灰岩。

5 结论

（1）CSAMT法成果图所反映煤系地层异常较为直观，侵入体边界明显；低阻区厚度越大，含可采煤层可能性越高。

（2）综合分析CSAMT法电剖面和钻孔资料，表明大田东西坑矿区西部侏罗系上统长林组地层之下，有二叠系下统童子岩组含煤地层存在，含可采煤层数层。含煤地层受后期岩浆侵入影响，呈条带状，南北走向。从南往北受岩体影响越来越严重。从而大大缩小工作区范围。

（3）发射点AB位置比较难以寻找，要求放线长度1～3km，与测线近平行，交角小于3°，测线必需位于发射线60°扩散角范围内；特别是发射点需位于地势较低洼、导电较好的集水稻田里才能满足供电要求（见图4）。

此外，发射点供电电压达1000V，多沿田园、道路及村庄放线，人、牲畜碰线的机会极大。

（4）根据CSAMT法电剖面解释的地层界面深度存在误差，由于整套成图软件从加拿大引进，目前还无法弄清引起误差的原因。从几个矿区钻探成果来看，解释深度应乘经验系数1.9。

（5）钻探结果显示文笔山组泥岩同样为低阻异常；栖霞灰岩可能分布范围较小，高阻异常不明显。CSAMT法成果图还显示低阻异常区远远大于钻探深度，其深部存在文笔山组或童子岩组地层重覆的可能性，建议下一步钻孔加大深度控制并验证是否存在煤系地层。

图4 CSAMT法野外工作布置示意图

[1]郭韶华.CSAMT法在福建隐伏矿区找煤效果分析[J].中国西部科技，2010（9）.

[2]周仕新.CSAMT法在福建山区寻找隐伏矿中的应用[J].华南地质与矿产，2009（1）.

[3]郭韶华，成江民.浅析CSAMT法在南方复杂地形条件下找煤效果[J].煤炭科技，2008（4）.

[4]石昆法.可控源音频大地电磁法[M].北京：科学出版社，1999.

TheApplication Effect of CSAMT Method in Looking for Coal Mine at Datian Dongxikeng in Fujian

LIU Ying-ning
(No.196 Coal Geological Team of Fujian Province,Shaxian Fujian 365500,China)

The exposure strata of the mining area in Datian Dongxikeng,Fujian are tuffaceous sandy conglomerate,sandstone and siltstone of the upper Jurassic Changlin formation,with widely distributed granite porphyry.In order to ensure whether there is buried coal series strata underground,and to determine the borehole location,the induced polarization section survey was laid with CSAMT method in the mining area.Through the data acquisition and processing,the ideal coal bearing area was located,and the effect was verified obviously well by following drilling-bore.

Coal series strata；CSAMT；drilling-bore

P631.2

B

1004-5716(2015)01-0081-03

2014-02-12

2014-02-13

柳应宁（1957-），男（汉族），福建寿宁人，工程师，现从事煤田地质和物探工作。