音频大地电磁法在急倾斜构造煤层气勘探方面的应用

古志文++贾建超++谭章坤

【摘 要】随着世界形势的变化，中国经济进入新常态，去产能、绿色环保、可持续发展成为趋势，煤炭及钢铁行业首当其冲，成为去产能的首要行业；与此同时，本文论及煤矿因紧邻重庆市西南方向，近年来城区已快速扩建至煤矿矿区，如继续保持生产，将对城市建设造成一定影响。因此，发展地下煤层气化产业，走清洁能源的道路，已成为必然的选择。通过对音频大地电磁法在重庆市某煤矿煤层气探测方面应用及效果的阐述，探讨了物探方法在急倾斜构造煤层气勘探方面的应用效果

【关键词】煤层气 急倾斜构造 音频大地电磁法 页岩气勘探

重庆市某矿为年产60万吨的中型煤矿，煤层主要赋存于背斜二叠系龙潭组地层之中。背斜是煤矿的主体构造，属紧凑型直立褶曲，背斜轴线走向N10°E～S10°W，略呈弧形扭曲，平面上似一“S”型构造，背斜中段隆起较高，形似一覆舟，背斜中段两翼基本对称，倾角一般65～70°。南北两端背斜两翼不对称，北端西缓（40°）东陡（70°），南端西陡（70°）东缓（40°）。轴部附近地层较为平缓，一般倾角15～40°。总体特征而言，中梁山背斜所赋存煤层属于急倾斜近距离薄煤层群。

近年来，随着世界形势的变化，中国经济进入新常态，去产能、绿色环保、可持续发展成为趋势，煤炭及钢铁行业首当其冲，成为去产能的首要行业；与此同时，煤矿因紧邻重庆市西南方向，近年来城区已快速扩建至煤矿矿区，如继续保持生产，将对城市建设造成一定影响。因此，发展地下煤层气化产业，走清洁能源的道路，已成为必然的选择。

相关企业、地勘单位近年来在中梁山地区开展了一些列工作，对煤层向深部方向延伸的趋势做了进一步的勘探工作，已取得一些进展，本文以下对在矿区开展音频大地电磁法勘探工作及其效果进行阐述。

1 地质及地球物理特征

1.1 地层

勘查区范围内出露最老地层为二叠系上统龙潭组地层的顶部，最新地层为三叠系上统须家河组，山间或低洼处分布有少量第四系棕黄色和紫红色表土图1所示。

1.2 构造

中梁山背斜属新华夏系川东褶皱带华蓥山帚状褶皱群，该褶皱群的主体——华蓥山复式背斜经三汇坝向南后即分为呈帚状散开的观音峡、温塘峡、沥鼻峡三个背斜和其间的宽阔向斜。观音峡背斜北起溪口，向南延伸经三度起伏，形成首尾相接的三个菱形背斜，即北部为龙家湾背斜，中部为天府背斜，南部为中梁山背斜。矿井位于中梁山背斜的南部，该背斜走向近南北，与西面的温塘峡背斜，东面的南温泉背斜大致平行见图2所示。

综上所述，区域构造面貌是典型的“隔挡式”构造，即宽阔的向斜之间为紧凑的背斜，背斜两翼倾角较陡，轴线扭曲，主背斜与大断裂伴生，一般情况下背斜北西翼较陡，构造较简单，南东翼较缓，构造较复杂，断层发育，切割强烈。

1.3 地球物理特征

从勘查区物性测试工作成果（表1）可以看出，灰岩地层（飞仙关组、长兴组、茅口组）与粘土及砂岩层（第四系、龙潭组地层）的电性特征差异明显。灰岩的视电阻率均值为2563Ω·m，而砂岩、泥岩等岩性的视电阻率均值为335Ω·m及以下，不同岩性之间存在一定的电性差异。使本工区具备开展电磁法的地球物理勘探条件。

2 采用物探方法

音频大地电磁法是利用天然的大地电磁场作为场源，来测定地下岩石的电性参数，并通过研究地电断面的变化来达到解决地质问题的一种地球物理勘探方法，一般用于探测较深地质构造（3km以浅）、岩溶及暗河等地质体图3所示。

3 应用效果

3.1 地质特征

中梁山背斜两翼依次发育嘉陵江组、飞仙关组、长兴组、龙潭组及茅口组地层，从北至南地层层序正常，背斜两翼基本对称。根据以往资料，中梁山地区电性地质剖面如图4所示。

3.2 音频大地电磁法成果

音频大地电磁法工程布置基本平行于地质剖面布设，以探测构造、地层的空间展布特征为目的，取得成果见图5所示。

对于音频大地电磁法反演剖面，可以取得如下几点认识：

（1）整体规律：主体构造中梁山背斜电性特征反映明显，在电性剖面上反应的背斜两翼产状与地质资料相对应。背斜核部为茅口组（P1m）灰岩，对应了剖面中部的高阻电性。剖面整体的灰岩背景值范围为910～6300Ω·m，对应了该地区主要地层岩性（灰岩）的中高电性值。（2）該剖面内主要断层特征明显。F11、F15断层在AMT反演断面中均有显示，隐伏断裂f121亦与低视电阻率异常在深部相应位置的扩大延展现象对应。（3）背斜西翼视电阻率比东翼视电阻率明显偏低，在标高100～-100m区间内，背斜西翼存在一圈比的低视电阻率异常，其视电阻率值低于100Ω·M，划分为低视电阻率异常区D1。从电性划分的地层看，低阻异常D1位于长兴组地层与龙潭组地层两套地层中，此低阻异常区推断为长兴组含水地层和龙潭组隔水层所致。从区域资料看，长兴组地层岩溶较发育，是该区的主要含水层；而龙潭组顶板层隔水层主要岩性为低阻的泥岩、砂岩，加上受到强力的构造挤压力，导致地层裂隙发育后地表水通过这些裂隙下渗，综合导致该低视电阻率异常区。（4）剖面整体电性变化均匀（低阻异常D1除外），反映了整体地层较连续，并未发现地层较明显的错动和缺失。在标高约140～-200m区间内，主体背斜西翼虽有一个低电阻率异常区D1，但从电性形态看未发现地层明显错动和缺失，存在隐伏断裂的电性反映不明显（f121除外）。

4 结语

根据本次音频大地电磁法成果，从电性上划分了主要地层，控制了主要构造中梁山背斜，其产状和深度与已知地质成果较对应；控制了断层F11、F15的发育形态，隐伏断裂f121与在物探剖面中深部相应位置的低视电阻率形态扩大、延伸现象互相印证，也说明了音频大地电磁法的有效性。

近年来，页岩气勘探开发越来越得到重视，在寻找页岩地层及相关的构造方面，本次勘探成果亦能取得较好的参考作用。

参考文献：

[1]李金铭.地电场与电法勘探[M].地质出版社，2005.

[2]刘国兴.电法勘探原理与方法[M].地质出版社，2005.

[3]刘士毅.颜廷杰.资源危机矿山接替资源勘查物探找矿百例[M].地质出版社，2015.