磁法在煤层火烧区边界勘查中的应用

李雄伟

（中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安710077）

一般煤层自燃因素主要分为自然因素和人为因素。自然因素一般为煤层露头区有充足的供氧通道，加之气候干燥少雨和环境温度较高，使得煤层发生缓慢氧化发热，最终燃烧。人为因素主要有：煤矿采掘过后由于采煤工作面封闭不严，使得氧气通过破坏裂隙进入工作面，当内部温度不断升高，工作面内残余煤柱发生自燃。

煤层古火烧区一般由露头向深部延伸，埋藏较浅，火烧塌陷或烧变岩裂隙区为水的富存提供了良好的空间，直接影响同层煤和相邻下组煤的安全回采。

采空区勘查实例

1 项目概况

根据矿方采掘接续计划，下一步将进行3-2 煤层两个工作面的掘进及回采工作，上述区域内3-2 煤层顶部2-2 煤层古火烧区边界及积水情况不明。为保障矿井安全生产，须对上述煤层烧变区边界及进行探查，为工作面回采前烧变区积水探放水工作提供物探参考依据。

2 方法技术

2.1 方法原理

磁法勘探属于地球物理勘探的方法之一，其基本原理就是通过找煤层烧变区与正常地层的地磁异常差异，结合已知钻孔及地质资料去推断解释煤层烧变区边界。一般煤层经高温烘烤冷却后，煤层的伴生矿会产生强烈的热剩磁，使得该处磁异常明显大于该处正常地层的磁异常值，通过质子磁力仪可以观测到。在地磁学中常测定的是H，磁偏角D 和磁倾角I，用它们来研究地磁场的分布。

2.2 磁法工作要求

（1）基站选择。

图1 27 线磁异常剖面曲线图

日变观测基站一般应放置于磁场值稳定变化区域，且远离强磁干扰源和居民生活区。此外，对于煤层烧变区边界探查的观测基站应放置于已知无煤层火烧区域。

（2）野外试验。

野外试验包括仪器性能检测和磁法基站观测试验。

（3）数据采集。

数据采集人员应严格去磁，探头方向及高度应严格按仪器操作说明执行。

（4）野外日变观测读数时间选择20 秒左右即可。

（5）野外观测时，对突变点、可疑点等应进行重复观测，在异常地段应视情况适当加密。

2.3 数据处理解释

（1）收集磁性资料，并对野外整理后的数据进行检查、消除畸变点、网格化等预处理。

（2）实测总场数据经日变等校正后，得到斜磁化条件下的总场异常——△T 磁异常，它与磁性体的实际位置有偏移，将斜磁化条件下的磁异常换算为垂直磁化条件下的磁异常，即进行磁异常的化极处理。

3 异常解释推断

3.1 27 线磁异常剖面曲线分析

图1 所示为勘查区内27 线磁异常剖面曲线图，横向距离80～620m 之间的△T 值集中在-60 ～-80nT 范围内，曲线较光滑，数据点分布均匀，推断为正常地层磁异常的响应曲线。横向距离在640m 处△T 曲线出现快速变化，△T 值首先由-90nT 持续增加至700m 处-410nT，随后△T 值又向正值方向持续增加，磁异常的持续增大特征表明该处有异于正常地层的强剩磁异常存在。此外，磁异常值逐渐转正出现正负交替的强磁异常现象，跳变段主要集中在横向距离的700～2300m 之间。这种正负交替的强磁异常现象表明此处地层剩磁性较强，且磁化方向不均一，与煤层烧变岩剩磁性规律吻合。根据已有地质资料分析，测线北部的1003、h3-2 钻孔，东部的703、701 钻孔，西部的1104 钻孔，南部的h3-3、28 号钻孔均3-2煤完好，综上推断上述区域磁异常应为2-2煤烧变所致。横向距离2300～2420m 之间的△T 值集中在0～-40nT 范围内，曲线较光滑，数据点分布均匀，推断为正常地层磁异常的响应曲线。

3.2 其他测线异常解释推断

勘查内其他测线磁异常反映特征与27 线类似，在此不再赘述。在对每条测线磁异常剖面曲线分析的基础上，结合已掌握的地质资料，对勘查区内的2-2 煤层火烧区边界进行了综合推断解释，解释成果与钻孔揭露情况吻合良好。

4 结论

4.1通过磁法勘查技术研究，以陕西榆林某矿为例，查明了勘查区内2-2 煤层的烧变区边界分布情况，推断的煤层烧变区边界与后期钻孔揭露情况吻合良好。

4.2使用磁法能够对煤层烧变区边界实现有效探测，效果明显，是可以值得推广的应用技术手段。