綜合物探手段在煤田滅火工程中的應(yīng)用

■龐曉明

（新疆煤田地質(zhì)局綜合地質(zhì)勘查隊(duì)新疆烏魯木齊830009）

綜合物探手段在煤田滅火工程中的應(yīng)用

■龐曉明

（新疆煤田地質(zhì)局綜合地質(zhì)勘查隊(duì)新疆烏魯木齊830009）

利用多種物探手段代替以往單一采用磁法或自然電場法來解決煤田火區(qū)問題是本次工作的研究方向。采用多種物探方法綜合分析，對煤田火區(qū)的定性、定量解釋和由活火區(qū)燃燒產(chǎn)生的空區(qū)的劃分據(jù)有更可靠的依據(jù)。

紅外成像磁法自然電場法高密度

1 引言

我國的煤田自燃火區(qū)災(zāi)害十分嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計，我國北方煤田潛在燃燒面積達(dá)720km2,只新疆地區(qū)就有48個煤田火區(qū)，每年直接燒失煤炭1000多萬t。煤層自燃不但損失了大量寶貴的煤炭資源，而且對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。為了有效治理煤田自燃火區(qū)災(zāi)害，必須首先查明煤田自燃火區(qū)火源位置及其范圍，以便為煤田滅火設(shè)計和施工提供科學(xué)依據(jù)。目前，探測煤層燃燒區(qū)多采用磁法和自然電場法，但這兩種方法對和煤層自燃有關(guān)的采空區(qū)和燃燒中心的探測無能為力。在煤田滅火設(shè)計中，探明燃燒中心的位置及其范圍是至關(guān)重要的，涉及煤田滅火中各種物質(zhì)量的計算，并且保障施工安全。為解決煤田自燃火區(qū)燃燒中心及其范圍的精確探測，我們利用多種物探手段進(jìn)行施工，綜合解釋，以達(dá)到更為精確的探測成果。

2 綜合物探研究煤田火區(qū)

我們在新疆吐魯番地區(qū)某煤田火區(qū)進(jìn)行了多種物探手段相結(jié)合，綜合解釋煤田火區(qū)。該火區(qū)局部煤火燃燒劇烈，可見大量明火，明火附近有青煙冒出，并伴有強(qiáng)烈刺激性氣味，沿著破碎帶可見紅色燒變巖；部分裂隙有白色水汽冒出，并有刺激性氣體?；饏^(qū)燃燒帶地表有大量煤焦油、硫磺和白色硫酸鹽等析出，局部見返潮現(xiàn)象。來完成對火區(qū)燃燒中心位置及范圍的劃分。

3 工作部署與進(jìn)度安排

工作思路為：熱紅外成像→手持熱紅外探測儀或測溫繩→高精度磁測→自然電場法→高密度電阻率法→工程鉆探。

首先采用熱紅外成像儀對全區(qū)作紅外成像，了解全區(qū)地表的熱源分布情況，圈定出其位置及大概范圍。通過紅外圖片分析，該火區(qū)主要高溫區(qū)分布在西部，高溫區(qū)呈連片狀分布，溫度范圍在34-683℃之間；從地表對照來看，火區(qū)整體表現(xiàn)為大面積塌陷，裂隙縱橫，裂隙中均有熱浪和刺鼻氣味氣體冒出，火區(qū)東北部見多出青煙冒出及明火。

第二步，采用手持熱紅外探測儀或測溫繩對紅外成像儀圈定出的熱源進(jìn)行詳細(xì)測量，從高溫區(qū)域測至正常場結(jié)束，溫度測量數(shù)據(jù)通過相關(guān)軟件繪制成溫度等值線圖，統(tǒng)計并計算出各溫度區(qū)間的面積，各溫度區(qū)間面積的和即是地表測溫得出的火區(qū)溫度異常區(qū)的面積。對各溫度區(qū)間面積與相應(yīng)散熱參數(shù)求積，計算出火區(qū)每年燃燒的煤炭儲量。

第三步，利用高精度磁測及自然電場法對測區(qū)進(jìn)行測量，磁法在火區(qū)探測中主要觀測的磁測值是從發(fā)火帶到熄滅帶的范圍。在熄滅帶上觀測到的異常最強(qiáng)；從熄滅帶到燃燒帶觀測到的磁異常逐漸減弱；在揮發(fā)物涌出帶和吸附水蒸發(fā)帶上面觀測不到磁異常。

第四步，對區(qū)內(nèi)典型的燃燒地區(qū)開展高密度電阻率法工作，目的是綜合分析火區(qū)的燃燒露頭及火區(qū)下方的空區(qū)情況。工作區(qū)的活火區(qū)的露頭位置磁法、自然電位都有較明顯的反應(yīng)，高密度雖無法直接反應(yīng)火區(qū)的位置和深度，但活火區(qū)巖性的電性還是有較明顯的變化?；罨饏^(qū)露頭溫度較高，下部燃燒較劇烈的位置，圍巖或煤層因?yàn)楦邷厝紵?、烘烤，使其巖性變脆、出現(xiàn)較多縫隙，煤層燃燒產(chǎn)生燒空，電性反應(yīng)為高阻或極高阻；而初步發(fā)火的區(qū)域會出現(xiàn)煤層煤焦油析出，地表出現(xiàn)返潮現(xiàn)象，電性反應(yīng)為低阻。結(jié)合三種方法綜合分析解釋能更好的圈定出活火區(qū)的范圍、深度和影響范圍。

最后采用工程鉆探對前期工作成果進(jìn)行驗(yàn)證。后期鉆探驗(yàn)工作是對物探成果的驗(yàn)證，及成果反饋給物探也可以使其代入反演進(jìn)行二次解釋。

4 取得的成果

本次工作采用多種物探手段對活火區(qū)進(jìn)行研究。在收集、分析鄰區(qū)相關(guān)的鉆探、水文、地質(zhì)等資料后，對物探數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析解釋，圈定出了高溫異常區(qū)、活火區(qū)、采空區(qū)和地表塌陷及裂隙，對煤層的燃燒深度作了解釋，通過鉆探驗(yàn)證準(zhǔn)確確定燃燒煤層深度，為物探成果解釋提供準(zhǔn)確參數(shù)。本次研究工作設(shè)計方法合理、可以做到異常無遺漏、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，本次物探解釋成果與工程鉆探成果誤差不超過6%，為今后火區(qū)采用綜合物探提供了可靠依據(jù)。

X752[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-6-204-1