综合物探方法解决煤矿浅部异常构造问题

首页 ꄲ 水电煤炭论文 ꄲ 综合物探方法解决煤矿浅部异常构造问题

摘要:在煤矿尤其是露天煤矿开采过程中，煤层火烧和采空区的存在给煤矿的生产安全带来极大的隐患。本文通过和什托洛盖煤田沙吉海煤矿勘探实例,对综合利用二、三维地震勘探、电法、磁法等物探方法勘探圈定煤矿露头地区的火烧区及采空区范围进行了研究。经验证效果良好，具有非常好的借鉴意义。

关键词:火烧区采空区综合物探地震勘探电法磁法

沙吉海煤矿位于和什托洛盖煤田东段，在沙吉海煤浅部露头区，有大量的煤层火烧区域和以往矿井采煤遗留的采空区和小窑，需要进一步探明沙吉海煤矿二井田浅部露头区火烧区范围、采空区边界及积水情况，保证矿井的建设安全及便于开展下一步工作。

采用三维地震[1]和小道距、小炮距、密网度的二维地震测线结合钻孔、磁法等手段控制煤层的火烧和露头，地震结合电法探测测区内有无采空区[2]。

1勘探区概况

勘探区位于准噶尔盆地西北缘和什托洛盖含煤盆地东段，地层分区划属西准噶尔分区玛依力山小区，大地构造分区划属准噶尔板块西准噶尔古生代弧盆系，和什托洛盖中新生代凹陷。井田内的煤层赋存于中侏罗统西山窑组（J2x）上、中、下三个含煤段中。井田内可采、局部可采煤层14层，煤层平均总厚26.06m。

1.1地震地质条件

勘查区出露地层有中生界侏罗系西山窑组（J2x）、头屯河组（J2t）和新生界下古近系乌伦古河组（E w）以及第四系（Q pl）构成。本区无潜水面，区内分别由上更新统－全新统洪积层（Q pl）和全新统洪积层（Q pl）组成。前者在勘查区南部广泛分布，由砾石、砂、泥等构成，底部呈半胶结状态，表面被戈壁砾石覆盖；全新统洪积层断续分布在冲沟中，由混杂堆积的砂、砾石和少量黄土构成。测区北部砾石发育，浅层地震条件较差。

勘查区的主体为一走向北东的单斜构造形态，含煤岩组主要为西山窑组，八道湾组在本区内含少量煤层。区内钻孔揭露煤层赋存条件好，煤层埋深较适中，煤层顶底板物性差异明显的煤层附近，能形成以B132、B10和B6煤层为主的三组能量强的反射波，这是完成本次所承担的地质任务的基础。测区北部由于目的层浅，地形复杂以及火烧区等不利因素的影响，地震地质条件变得非常复杂。测区南部中深层地震地质条件较好。

1.2磁性、电性特征

勘查区的火烧区与非火烧区的地球物理磁性差异比较大，产生了很强的磁场强度的反差，具备显著的磁法勘探的地球物理前提条件。

勘查区无潜水面，区内分别由上更新统－全新统洪积层（Q pl）和全新统洪积层（Q pl）组成。前者在勘查区南部广泛分布，由砾石、砂、泥等构成，底部呈半胶结状态，表面被戈壁砾石覆盖；全新统洪积层断续分布在冲沟中，由混杂堆积的砂、砾石和少量黄土构成，浅部未充水采空区一般为相对高阻反应，充水后一般呈相对低阻特征。

2综合解释

2.1地震资料的解释

三维地震资料解释用合成地震记录标定反射波地质属性，采用钻孔标定拟合速度进行空间归位，查明了B132煤层、B12煤层、B10煤层、B6煤层底板的起伏形态和赋存范围。

常规地震勘探难以得到很浅的煤层反射波，本次二维勘探采用小道距、小炮距的勘探方法，有效提高了地震资料的分辨率，使有效波得以从100ms提高至40ms，为煤矿浅部构造解释奠定了基础。

2.2综合解释火烧区

本次高精度磁法工作区靠近北部露头区地表有烧变岩出露，该区磁异常资料受近地表烧变岩不均匀磁化、多层煤燃烧等因素影响，其ΔT曲线在剖面上呈多峰异常“锯齿状”跳跃形态，在平面或部分剖面上表现为多个异常中心。总体上中西部磁异常强度较大，异常明显，中东部磁异常强度较小。有时一个异常有多个强度很高的峰值，说明异常源磁性极不均匀，顶端出露或埋深不大，异常形态整体上多呈独立的突起[3]。

在全区ΔT值表现为，总体上中西部磁异常强度较大，异常明显，中东部磁异常强度较小，其主要磁源为烧变岩；各测线小号区域（远离煤层露头区域）ΔT值变化相对稍小，其以背景场值为主，其磁源为第四系和侏罗系沉积岩系。各ΔT磁测曲线一般表现为单峰特征，少数表现为多峰特征。剖面曲线均为北部负异常强，中间正异常强，局部梯度变化大，南部曲线接近0值。根据剖面曲线形态，结合地质特征，推断烧结岩体为有限延伸板状体，走向和倾向较稳定，绘制了ΔT磁异常综合剖面图。

为了对ΔT异常作出定量的推断，本次磁测选取通过各勘探线的典型ΔT磁测曲线，结合地震资料区地质特征，对火烧区的空间分布特征进行了综合分析（如图1所示）。图1上半部分为磁异常平面图，下半部分为地震资料平面图，两者结合，相互验证进行解释，提高解释精度。从图上可以明显看出，磁异常平面中的磁异常区域和地震平面圈出的火烧区域大致重合。通过地震剖面可以较清晰判别各煤层火烧情况。结合本区钻孔揭露情况，综合圈定了B9、B10、B11煤层火烧区分布范围[4]。