煤矿磁法勘探

煤矿磁法勘探（精选9篇）

煤矿磁法勘探 篇1

0 引言

近年来, 小煤窑开采已经淡出公众的视线, 但是经过多年的开采, 遗留下大量的小煤窑采空区。由于小煤窑开采技术条件较落后, 所造成的采空区位置一般离地表较浅, 并且具有很大的不确定和未知性。随着城市规划等建设逐步向周边扩大发展, 一部分的工业场地会建在遗留采空区的上部, 为了保证安全以及合理规划厂房的位置, 就需要准确地圈定这些采空区的位置和范围, 为下一步的规划设计以及施工建设提供第一手可靠资料。瞬变电磁法在一次场断电的瞬间观测纯二次场, 消除了由一次场产生的装置耦合噪声, 具有体积效应小、横向分辨率高、与探测地质体有最佳耦合、受旁侧地质体影响小的特点, 它以其无损性、简单高效性成为解决很多工程地质问题的首选[1~2]。

1 采空区地球物理特征

地层中的煤被开采以后, 在地下岩层形成一定的空间, 采空区上方岩层由于失去煤层的支撑, 在重力作用下发生塌陷, 煤层上覆岩体失去原有平衡发生一定程度岩移, 破坏了岩石的完整性、连续性, 致使岩层破碎出现大量裂隙[3]。当发育的裂隙间没有充水时, 该处电阻率会比完整岩石处的电阻率偏高, 不明显时则视电阻率等值线会出现异常波动, 明显时则表现出相对高阻特性;当采空区域的裂隙被水或泥质物体充填后, 该处的电阻率值将明显低于完整围岩的电阻率, 表现出一定的低阻特征。不管是表现出高阻异常还是低阻异常, 采空区的视电阻率值与未采区有明显差异, 这种差异正是瞬变电磁法探测采空区的地球物理前提。

2 工程实例

2.1 地质概况

该市属于干燥的寒温带大陆性季风气候, 温差较大。本区域主要含煤地层为侏罗系下花园组, 共含有四个煤分层, 即Ⅰ组煤、Ⅱ组煤、Ⅲ组煤和Ⅳ组煤, 同时地表主要分布着全新统黄土砂砾混合组成的坡洪积物。乡镇煤矿及小窑开采煤层主要为Ⅱ组煤, 一般在30m-150m, 采空区埋深较浅, 但无可靠采掘资料, 本次工作的目的是确定100m以浅的采空区分布范围。

2.2 测线分析

在视电阻率拟断面图上, 正常地层的电性变化有一定的规律性, 反映在拟断面图上为视电阻率等值线呈似层状分布, 变化平缓;相反, 当存在采空区 (含水) 时, 则视电阻率值增大 (降低) , 等值线发生扭曲、变形或呈密集条带状等。通过分析测区附近已知采空区以及该矿采掘工程平面图等地质资料后, 确定该测区电性反映为相对高阻异常特征, 根据实验线的采集数据推测圈定采空区范围的视电阻率值下限为30Ω·m。本次工作区域内地表平坦, 基本没有起伏, 共布置测线35条, 施工面积0.066km2, 测网密度10*5m, 完整覆盖了整个测区。

下面以3、12测线为例简要分析。

3线由西向东布置, 稍微北偏23°, 共39个测点, 点距5m, 长190m。地形平缓。拟断面图1上, 1~5与12-39测点视电阻率值均<30Ω·m, 等值线无明显扭曲, 推断为正常区;6~11测点视电阻率值≥30Ω·m, 推断为采空区。

12线由西向东布置, 稍微北偏23°, 共43个测点, 点距5m, 长210m。地形平缓。图3中17~21与29~43测点视电阻率值均<30Ω·m, 等值线无明显扭曲, 推断为正常区;1~16与22~28测点视电阻率值≥30Ω·m, 推断为采空区。

3结果分析

结合每条测线上的视电阻率剖面数据, 得到整个工作区域的采空区分布范围, 叠加到工业园部分的地形图上, 所得结果如图3所示。

测区内的采空区由于多数是小煤窑开采, 所以形状不规则, 根据瞬变电磁法探测结果, 推断测区内采空区主要集中在西北部和中部。测区南部的测线长度逐渐变短, 所以西南部不能确定是否存在采空区, 在采空区的边界布置验证钻孔ZK1, 当钻进到距地表20m时发现采空区。

4结语

勘察实践表明, 具有高分辨率以及高灵敏度的瞬变电磁仪器使得瞬变电磁法在解决精细地质问题方面显示了独特的优势, 选择合理的技术参数, 通过瞬变电磁法可以快速获得浅部至中、大深度地层的电性信息, 能够较好的解决采空区探测等地质问题, 取得令人满意的探测结果。瞬变电磁法施工简单、经济合理兼具有无损性, 能很好的满足各种地质工程问题。但同时由于物探结果的多解性, 应该认真对比已有的地质资料, 找出最佳耦合结果。

摘要：由于技术条件的限制, 小煤窑造成的采空区不易发觉且无章可循, 但是采空区地层有其独特的地电特征, 瞬变电磁法该方法纯观测二次场, 分辨率较高, 可以分辨出地下规模较小的不均匀体, 在工程勘察领域应用比较广泛, 笔者将瞬变电磁法应用于张家口某小煤窑采空区边界的确定, 经过钻探的验证, 取得了良好的效果。

关键词：瞬变电磁法,小窑采空区,电阻率,异常区

参考文献

[1]牛之琏.时间域电磁法原理[M].长沙:中南工业大学出版社, 2000:54-55.

[2]韩玉雷.瞬变电磁激发激化效应的利用工程地球物理学报[J].2006, 3 (5) :366-369.

[3]熊彬, 罗延钟.电导率分块均匀的瞬变电磁2.5维有限元数值模似[J].地球物理学报, 2006, 49 (2) :590-597.

煤矿磁法勘探 篇2

淮南新集矿区太原组承压含水层的水文地质条件,是开采山西组1号煤的关键因素.以前曾通过布设少量水文钻孔及三维地震等手段进行勘查,但因太原组含水层是岩溶裂隙型,勘查结果并不理想,其水文钻孔涌水量一般都较小,但邻近矿井在对山西组煤层试采中却发生了严重的`突水事故.为此,本次在采用地面电法勘探方法对矿区进行水文地质勘查,以划分太原组上段相对富水区域,并据此进行水文钻孔布置.由于新集一矿1号煤埋藏深度大地表存在巨厚的推覆构造,在分析该区物性资料的基础上,对瞬变电磁法的施工参数进行了试验,最终确定了线框边长、发射频率及固定增益等参数.经处理解释,初步查明勘探区1号煤下伏太灰岩的水文地质特征,结合前期地质资料分析,划定了该矿区富水区域,认为太灰岩上段的1～4灰是开采1号煤底板突水的主要威胁.

作 者：徐鲁勤 黄澎涛 马瑞华 廉江红 Xu Luqin Huang Pengtao Ma Ruihua Lian Jianghong  作者单位：徐鲁勤,黄澎涛,Xu Luqin,Huang Pengtao(中煤地质工程总公司,北京,100073)

马瑞华,Ma Ruihua(水文地质局,河北,郸邯,056004)

廉江红,Lian Jianghong(陕西工程勘察研究院物化探工程公司,陕西,西安,710068)

煤矿磁法勘探 篇3

1 地质概况

1.1 地质背景

工作区位于准南煤田中段, 大地构造属准噶尔—北天山褶皱系, 北天山优地槽褶皱带的伊连哈比尔尕复背斜中的山间盆地, 是华力西褶皱基底上发育的中—新生代盆地。该盆地近东西向延伸, 在呼图壁河一带, 与乌鲁木齐山前坳陷连通, 向东与庙尔沟和后峡山间盆地贯通, 构成准南煤田的山区山间盆地。

1.2 地层及构造

工作区域位于北天山地层分区中的伊林哈比尔干山地层小区, 其出露的地层多呈北西西—南东东向分布, 在呼图壁河以西区域分布的地层由老到新有:中石炭统前峡组、下侏罗统八道湾组、三工河组及中统西山窑组, 其中下侏罗统八道湾组为主要含煤地层, 第四系多为冲积、洪积物, 大面积分布于坡前和沟谷中, 主要成分为黄土。工作区面积约1km2, 呈矩形状, 南北长1.4 km, 东西宽0.7 km。前人提供资料勘探区内发育一轴向近南北的向斜, 经过实地踏勘, 发现两翼地层倾角相对平缓, 勘探区内地层基本呈一向南倾的单斜构造, 倾角15°~20°。

1.3 地球物理特征

煤层的自燃过程是一高温氧化过程, 这一过程中除煤自身的变化外, 围岩中所含有铁、磷等物质在煤层燃烧过程中发生物理化学变化, 在300~800℃高温条件下原本磁性微弱的岩石经过降温过程后产生温差剩磁[2]。岩 (矿) 石标本磁化率测定是磁法资料解释的基础, 真实可靠的物性参数资料有助于正确地认识磁异常, 此次工作共采集到了50块岩 (矿) 石标本, 分别求取磁性参数 (表1) 。经统计, 岩石标本烧变岩平均值K=4 759.64×10-64π·SI, Jr=1 894.27×10-64π·SI, φ=157°14'34″, 具有中强磁性, 未发生火烧地层呈弱磁性或无磁性。因此, 采取磁法勘探探测火烧区范围及其空间分布特征是最有效的物探方法。

2 工作方法

磁测采集选用3台GSM-19t质子磁力仪, 1台仪器做日变采集, 其他2台流动采集。采集工作开展前对3台仪器进行噪声水平试验、主机、探头一致性试验, 实验结果满足规范要求 (表2) 。日变站选取严格按照规范要求, 此次工作选取日变站一处, 早晚校正点一处。工作区内地形地势复杂, 结合地层出露特点, 选择东西向布置勘探线, 勘探网格20 m×50 m, 点距20 m, 线距50 m。

3 资料处理

3.1 磁异常化极

工作区内无磁性干扰, 操作规范, 采集数据质量可靠。磁测数据经过日变校正、高度校正后得到ΔT磁异常值。磁场计算公式ΔT=TC-T0+Tr+Tg。其中, TC为观测值;T0为基点值;Tr为日变改正值;Tg为高度改正值, 工作区范围较小不需要纬度改正。对磁异常数据做滤波、化极、解析延拓、反演技术处理后, 逐步获取相关技术成果。化极是把斜磁化异常化为垂直磁化 (化到地磁极) , 消除由于磁化场的倾角和偏角引起的磁异常不对称性的一种滤波技术[3]。图1中显示在测线1 800~2 450这一范围内, 如虚线圈定位置, 磁异常值明显高于勘探区其他部位, 最高值大于800 n T。异常区域呈椭圆状, 长轴近东西向, 长度约700 m;短轴近南北向, 长度约400m。异常区域的100~300测点对应地表火烧岩体出露明显, 向东大号点方向逐渐被岩体覆盖;勘探区南部1 200~1 400测线, 500~600测点附近有一面积较小的高异常区, 最高异常约300 n T, 该处与地质调查对应小面积火烧出露基本对应。勘探区其他处磁场值较为平稳, 无明显异常。异常区正负伴生情况与煤层燃烧情况相关, 煤层燃烧时由于煤层厚度、产状、燃烧时与空气接触情况不同, 燃烧后状态各异, 燃烧界面以锯齿状多见, 从而出现正异常、负异常伴生。

3.2 磁异常延拓

向上延拓处理方法主要作用是削弱局部干扰异常, 反映深部异常分布规律。为了更好地了解不同深度区域火烧区引起的磁场变化, 在化极的基础上作出50, 100, 150 m三个不同高度向上延拓计算 (图2) 。

从延拓处理的效果看, 向上延拓50 m时磁场信息变化较大, 局部小异常消失, 异常峰值由700 n T减弱到150 n T, 高异常范围缩小;当延拓100 m时, 磁场高异常值基本消失, 中心峰值约50 n T, 整个勘探区内磁场相对平稳;上延150 m后50 n T等值线范围形成很小的圈闭, 勘探区内其他处磁场梯度相对较小。通过对比延拓不同高度的磁场信息, 推断火烧岩体的深度小于150 m。

3.3 磁异常反演

此次反演方法为二度半任意多边形截面柱体磁异常交互反演, 根据选定数学地质模型及磁场正演计算公式, 计算初始模型参数得到理论场值与实际观测场值之间的误差, 利用输出曲线图形与实测曲线的不一致性或残差, 依靠个人经验结合地质情况反复修改模型及参数, 以达到最佳拟合效果。

磁化强度选取依据为烧变岩及其围岩标本测定结果, 实际选取值为2 000×10-3~6 000×10-3A/m。图3为1 900线磁测剖面数据反演结果, 黑色实线为实测磁异常曲线, 虚线为反演拟合曲线;下部为反演推断火烧体形态, 该推断成果与已知地质情况基本吻合。结合地形地质条件, 在1 400线500点处布置钻孔一处, 浅部揭露煤层火烧体, 进尺30.5 m揭露中石炭统火山碎屑岩, 根据区域地质情况可知深部已无煤层。

4 结语

主要通过磁法勘探手段对煤层火烧范围及深度进行探测, 通过对勘探区内岩矿石磁参数测定分析, 包括烧变岩、煤层顶底板围岩、未燃烧岩石参数对比测量, 根据物性参数统计对实测磁异常数据进行了化极、延拓等技术处理以及磁异常反演, 结合地质情况综合解释, 基本查明了勘探区内煤层的赋存状态及其燃烧情况, 结合钻孔资料, 对深部地层赋存状态有新认识, 确定出露火烧煤层为下侏罗统八道湾组地层, 深部无煤层。此次工作成果对后期矿山开发具有明确指导意义。

参考文献

[1]陈敏, 邵伟.应用地面磁法圈定煤田火区边界[J].物探与化探, 2010, 34 (1) :89-92.

[2]张秀山.新疆煤田火烧区特征及其勘探灭火问题探讨[J].西北地质.2001, 34 (1) :18-26.

煤矿磁法勘探 篇4

中心回线瞬变电磁法在煤矿采空塌陷区的探测应用

白山市杨树林煤矿附近的采空塌陷区,已对南侧铁路的正常运行构成危害,需对其进行治理,为此选用瞬变电磁法探测该采空塌陷区的范围.根据该区的施工条件,在充分实验的基础上,确定采用中心回线装置进行探测,其施工参数为发射回线边长50m;接收回线边长5m、20匝、接收线框面积500m2;供电电流50A,采样率为4μs.共布设测线3条,其中2条平行铁路,线距25、点距10m;一条垂直铁路,点距25m.依据其1线、2线及3线TEM等视电阻率剖面图的低阻异常,判定该采空塌陷区在2线的`在590～710m及3线的0～125m范围内.

作 者：王启军 胡延林 都兴锋 林向东 Wang Qijun Hu Yanlin Du Xingfeng Lin Xiangdong 作者单位：吉林省煤田地质物探公司,吉林,长春,130033刊 名：中国煤炭地质英文刊名：COAL GEOLOGY OF CHINA年，卷(期)：21(7)分类号：P631.3关键词：瞬变电磁法 中心回线 采空塌陷区

煤矿磁法勘探 篇5

关键词：磁法数据,数据库

0 引言

由于地质工作的特殊性,野外采集的海量数据需经过处理,而原始的数据其可读性差。例如,磁测工作中,野外每天测的数据存入仪器,再导入计算机。虽然通过仪器(例如ENVI)可以设置日期、时间、线号、点号以及坐标等,并记录在内存中随后导入计算机。但是,当磁测工作量的日益增大,得到的野外数据也愈多。这个时候,室内的数据处理工作往往会遇到很多麻烦,比如,想要使用某一条测线的数据来分析该测线上数据的规律,或者想要得到某个区域的点的分布情况、数据个数、异常情况等。如果借助传统的Excel和Word,操作复杂,对于不熟悉Office的用户来说无疑是一个很大的障碍。而如果能将数据库技术的强大功能用于这种简单的查询,则将大大提高工作效率。

本文结合Microsoft Access和VC 6.0技术开发磁测数据查询系统,其界面简单易掌握,有很大的实用性。

1 需求分析

(1)按地区查询:在区域调查中,往往涉及的地区广大,因而将不同地区的数据分而治之,将复杂的区域化小,不失为一种好的方法。

(2)按测线查询:一条测线上的点数往往不确定,对于测点多的线,野外工作一天很难将其测完。于是将野外数据置入数据库,数据处理工作便可以方便地对其进行提取,这种提取往往用来做剖面图。

(3)按日期查询:在数据处理过程中,可能会需要查询某一天的数据采集以便核实数据,或者用于地球磁场的周期变化校正的研究。

(4)按区域查询:在提交工程的时候,客户可能需要查看某一区域的数据,比如一个矩形区域之内的磁异常情况、磁性标本情况。

(5)查询磁性标本参数:将采集回来的岩矿标本,测出体积、磁化率以及剩余磁性之后,将数据置入数据库,客户可以按照其编号、类型、区域来查询,进而获得磁性标本的信息。

(6)将数据导出:在以上所述的各个查询完成后,数据处理人员往往希望将查询结果保存,于是必须具备将查询结果导出的功能。

(7)查询结果统计:该功能统计查询记录的个数、异常或磁化率分布情况。

2 概要设计

该系统主要分为磁测点查询子系统和磁性标本查询子系统,其内部组织结构如图一、图二所示。

3 数据库设计

该数据库包含三个表,主要是A区、B区、C区的数据。每个表的字段都是一样的,包括线号、点号、X坐标、Y坐标、Z坐标、场值T、磁异常等14个字段,表与表之间无关联。

4 系统设计

考虑该查询系统结构较简单,采用基于对话框的MFC程序。

在数据库连接方面考虑到ADO技术易于使用,可以访问多种数据源、访问数据源效率高等特点,在数据库连接中采用ADO技术。

在界面的安排上使用VC提供的一些基本控件就可以,在数据的显示上采用ControlList控件。

下面就该系统在开发过程中遇到的一些问题给予讨论。

在区域查询模块的实现过程中,考虑到用户需要查询某一个矩形区域的磁测点,而确定一个矩形区域,事实上只需要对角线上的两个点就可以确定一个矩形区域。例如在图三中,要确定区域A,那么只需要输入A点和C点,或者B点和D点的坐标就可以确定这个区域。

由于用户在输入过程中,对于输入点顺序和位置不一定能按照刚才所述的,比如先输入矩形左边的点,或者输入矩形右边的点,实际中起点与终点的位置可能混乱(因为地质工作所使用的坐标往往很大)。就比如在图三中,首先输入了A点,那么接下来的一个点可能会在区域1、2、8和区域A中,为了省去用户判断这些关系的麻烦,在程序的设计过程中判断依次输入点的关系,给出伪码如下:

由以上语句便可以推算出用户输入起始坐标(按照用户输入顺序称起始坐标)所产生的区域。

对于查询结果,用户往往需要保存下来以便作为研究,查询结果可以根据控件中的显示读取到文件中。由于查询结果都是以表格的形式出现,所以将查询结果保存称Excel文件仿佛是必然的方式。但是由于不同PC平台上Office版本不同,比如在开发过程中以Office2003为样板,但将该系统移植到其他用户上以后,该用户可能使用Office 2000,或者WPS,或者没有安装办公软件,那么在程序的设计过程中必须解决版本兼容的问题。有一个简单易行的办法,就是将结果保存为文本文件,在不同平台上,用户需要时只需将其复制粘贴就可以了。

在写入的程序设计上,使用CStdioFile类的WriteString方法,关于这个类的操作可以查CSDN。另外需在数据的写入格式上使用tr等符号,以便可以方便地复制到Excel中。

另外,对于查询结果的统计方面,一般查询之后需要统计记录的个数,这个只需要在查询的循环中设置一个变量,每有一个记录便增长一个。然后还有查询结果的分析,例如需要将查询出来的磁异常的最大值、最小值计算出来,这对于少量的数据,只需要声明一个数组就可以。但是考虑到地质资料的海量数据,不确定数据的个数,于是采用向量这种数据结构无疑是一个不错的选择。

在磁性标本的测量中,需要查询标本的类型,这个时候需要使用模糊查询。ACCESS数据查询分析器中对于模糊查询的通配符是“*”,而在代码中还必须使用“%”,有些喜欢在查询分析器中预先验证SQL语句的开发人员需要注意这方面的事情。

5 结果展示

图四是对于线号查询的测试。

6 结束语

本文通过介绍基于地质应用的查询软件的开发,阐述了在地质领域使用数据库系统所遇到的特殊问题,以及数据库技术在地质方面独到的应用,对于开发基于数据库系统的更大更完善的软件系统给出了指导意义。

参考文献

[1]侯俊杰.深入浅出MFC(第二版)[M].武汉:华中科技大学出版社,2005.

[2]钱能.C++程序设计教程(第二版)[M].北京:清华大学出版社,2006.

[3]李闽溟,吴继刚,周学明.Visual C++6.0数据库系统开发实例导航[M].北京:人民邮电出版社,2004.

煤矿磁法勘探 篇6

该区域位于云南省普洱县坯坪镇, 接触交代成矿学说认为:该岩体的侵入主要受东西向、西北向断裂构造控制。坯坪铜矿区除了矿体边缘具有磁异常外, 其余岩体上无磁异常显示, 这为利用磁异常确定铜矿的分布提供了极好的地球物理前提。

为了评估铁矿的前景, 在该区域开展了 (1:5000) 的磁法勘探, 结合以往大面积地磁资料和地质资料, 通过反演粗略的计算出铁矿的储量, 为以后的地质钻探提供了有效地地质依据。磁法勘探的研究成果对部分铜矿矿体给出了肯定, 结合大地构造的特征和已经探测的区域类比分析粗略计算未探测部分铜矿的规模。

1 勘探区域地质以及地球物理特征

1.1 地质概况

地层:该矿区的地层为震旦纪中火成岩系, 出露有三叠系和侏罗系地层, 整个地层是单斜构造, 倾向为北东, 倾角:50~75度。

构造:该矿区经历了多次大地构造运动, 断裂带较发育, 以平推构造为主, 造成地形走向不连续。

火成岩:该区域的火成岩极其发育, 除基性超基性外, 还有古生代斜长角闪岩、花岗岩、黑云花岗岩等。

矿床:该区属气水热液矿床, 岩体含矿性较好, 以深熔-贯入型和接触交代型最好。矿石具有粒状、块状、浸染状, 矿石自然类型有稀疏浸染状矿石、稠密浸染状矿石和块状矿山三种, 矿石矿物以铜矿为主, 脉石则有花岗岩、云母、角闪岩等。

1.2 地球物理特征

磁性特征:矿石以及超基性岩磁性最强, 而中性岩石, 如云母、角闪石等通常呈现的是弱磁性, 磁性仅为200-500×10-6CGSM, 几乎不产生磁异常, 而矿山的磁化强度在3500-13000×10-6CGSM, 磁性变化范围较大。其他变质岩和火成岩呈现的是弱磁性或无磁性, 不会造成干扰因素。从岩石标本磁性测量结果来看, 根据该地区的灰岩及砂岩为弱磁性, 铜矿的较强磁性, 磁性强弱的差异提供了磁法勘探的物理基础, 利用磁力仪测量, 如若测出成带的磁异常, 则成矿的可能性较大, 再结合地质构造和矿石露头去分析成矿条件, 进一步推断矿体的形态规模以及矿带所在的位置及其分布。

2 技术方法及工作成果

该矿区采用了50×20测网, 在野外采用高精度GPS打点, 误差在1米左右, 本次磁法勘探采用加拿大SCIN-TRIEX公司生产的ENIV MAG质子旋进式磁力仪开展野外工作, 磁场总量异常△t=T-T0, 本区T0选取为48000n T测定。该仪器性能稳定、精度高, 其各项技术指标如表1所示:本次磁测采用50米线距20米点距进行野外扫面观测, 同时用另一台仪器进行日变测定, 对观测的结果进行日变改正;根据解释需要, 采集标本进行磁参数测定。磁测精度定为均方差5n T。

3 物探异常特征分析与解释推断

经过数据处理分析, 坯坪铜矿测区磁异常面平等值线图如图1, 由图可知, 坯坪铜矿地区磁异常分为东部负磁异常区、南部正磁异常区和北部负异常区。

东部为负磁异常区, 该区域负磁异常范围较大。南部正磁异常区南西走向, 在南部正磁异常区西部零星的负磁异常, 结合地质图推断该区域由构造地质运动形成的岩体所引起, 铜矿床大多分布在该区域正异常带上。从地质图书可以看出在西部有多条断裂带, 该区域花岗岩种类分布较多, 但其范围小, 由此推断该地区地质运动频繁复杂, 为成矿提供了有利条件。而东部负异常北部, 异常变化不大, 推测东部地质运动比西部小, 南西部正异常较大, 有一条异常带。平面等值线图较好的反映了异常在平面上分布的总体形态和轮廓。

图2是磁异常剖面平面图, 反应了磁异常平面分布特征, 结合平面等值线图和剖面平面图分析, 磁异常值幅度大约为几百n T, 其中最大的正异常值680n T, 在基8086号线上, 由于围岩均为弱磁性或无磁性的岩石, 只有铜矿具有强烈的磁性, 基本可以推出磁异常是由于铜矿矿体引起, 8383号线到8686号线异常明显, 波峰个数较多, 且幅度较大, 磁性异常变化明显, 测线上波峰个数的不同反映了磁异常变化的不同, 从图中可以推断出矿体的走向为东西方向, 从整个剖面图来看, 西缓东陡, 可以推断地下异常体的产状西倾。由此推断磁性体存在的可能性较大, 可能有一定的延深。

4 结论

结合地质资料航空磁测资料, 使用磁法勘探找坯坪铜矿, 通过对数据的处理及根据磁异常等值线图和磁异常剖面图分析来看, 测区的工作效果良好, 达到了预期效果, 比较准确的确定矿体的位置范围, 直接或间接找矿是有效果的, 此次磁法勘探为以后钻探提供了有效的依据。

在此得出以下几点结论:

(1) 结合地质矿产资料特征, 以及周围围岩磁性的测定, 初次可以推断磁异常是由铜矿化体引起的。

(2) 根据剖面图和等值线图推断铜矿带分布在测区的南部以及中部, 推断的铜矿带大多数分布在测区南部。

(3) 在工作中应该注意低缓异常和剩余异常的解释和研究, 进一步发现更深的矿体。

最后要说明的是, 磁法勘探可以根据某些特定的地质地球物理特征, 研究更多的问题, 是其他物探方法无法比拟的。

参考文献

[1]谭承泽, 郭绍雍.磁法勘探教程[M].地质出版社, 1983.

[2]曾华霖, 阚筱玲, 谢婷婷, 张汝康.重磁勘探反演问题[M].石油工业出版社, 1991.

煤矿磁法勘探 篇7

煤炭是我国的主体能源, 是我国能源安全的基石, 在国民经济中具有重要的战略地位。在新的历史条件下, 以科学发展观统领煤炭地质工作全局, 按照构建新型煤炭工业体系的要求, 加强加快煤炭资源勘查, 是提高我国煤炭资源保障程度、缓解煤炭供需矛盾、促进煤炭工业可持续发展的重要措施, 也是构建资源节约型、环境友好型社会的必然要求。作为煤田地质勘测工作者, 我们有责任对勘探新技术和新方法进行分析和研究。笔者结合多年的实际工作经验对磁法勘探技术进行了介绍, 并重点分析了中心回线瞬变电磁法在煤田地质勘察中的应用。

2 磁法勘探概述

磁法勘探是地球物理勘探方法之一。自然界的岩石和矿石具有不同磁性, 可以产生各不相同的磁场, 它使地球磁场在局部地区发生变化, 出现地磁异常。利用仪器发现和研究这些磁异常, 进而寻找磁性矿体和研究地质构造的方法称为磁法勘探。磁法勘探是常用的地球物理勘探方法之一。它包括地面、航空、海洋磁法勘探及井中磁测等。磁法勘探主要用来寻找和勘探有关矿产;进行地质填图;研究与油气有关的地质构造及大地构造等问题。

3 运用磁法圈定煤田自燃边界

在煤田地质勘探中, 煤层自燃区直接影响资源量的计算和井田边界的划分, 故在煤田地质勘探中查明煤层自燃边界范围就显得尤为重要。

3.1 工作原理

由铁磁性物质的剩磁理论知, 岩石烧变后所获磁性的强弱, 与煤层自燃时燃烧程度及其对岩石的烘烤温度的高低有关。煤层自燃时, 岩石所获温度愈接近居里点, 冷却后, 烧变岩所保留的热剩磁场就愈强;反之则愈弱。煤层的顶底板岩石中含有大量的黄铁矿及菱铁矿结核, 但其磁性微弱, 磁化率 (K) 常见值一般很小;当煤层自燃后, 煤层顶板岩石受到高温烘烤 (发生物理化学变化) , 受热变质, 从而形成含铁磁性矿物的烧变岩。温度降低后, 就保留较强的热剩磁, 其磁化率 (K) 和剩余磁化强度 (Jr) 的常见值一般为烧变前的几倍至几十倍, 从而形成了明显的磁性差异。实测磁异常曲线上表现为:正常含煤区磁场背景平稳, 而自燃区则可测到明显磁异常。

3.2 野外观测方法

磁法野外观测, 每天始于基点, 终于基点。磁法生产使用仪器为G-856型高精度数字式质子磁力仪, 该仪器有自动存贮数据的功能。基点观测记录两次, 测点记录一次。外业记录本中仅记录测线点号与仪器存储号的对应关系及测点附近的地形、地物、烧变岩出露等情况。在野外观测中, 操作员对有怀疑的点, 如异常和背景不足的线均进行了补测追踪, 以保证观测质量及磁异常的完整。

3.3 数据处理与分析

3.3.1 数据处理

室内对磁测野外原始观测数据均进行了各项改正, 包括日变改正、纬向梯度改正和区域场改正等。 (若磁测曲线为强磁异常, 则可略去小于2n T的垂向梯改) 。将G-856仪器中的数据通讯输入计算机, 用磁法数据处理程序将观测数据进行各项改正处理结束后, 打印出剖面曲线、计算参数表和日变曲线。资料处理及制图均采用程序数字处理, 基本无人为误差, 精度高, 工作及时, 提高了工作效率。

3.3.2 数据分析

首先对磁测曲线进行归纳, 剔除干扰异常, 再对有用磁异常进行分类解释。地表磁干扰主要为农房、高压线、地表烧变岩碎块等。实测ΔT曲线上表现为单点或很窄的尖峰高频异常, 易与煤层自燃区磁异常区分。根据工作经验, 正常煤层从自燃到熄灭过程中, 存在着一个熄灭带, 该熄灭带自烧程度相对降低, 相应的烧变岩磁性亦弱, 在解释时, 一般是将烧变岩近似地等效为以煤层底板为界的近似半无限水平斜台阶状磁性体, 因熄灭带的磁性较弱, 故实际解释煤层自燃边界位置应由理论解释点向未烧区偏移, 偏移量要视磁异常形态而定。解释工作在分析剖面异常特征点的基础上, 进行平面曲线类比, 结合二维组合棱柱正反演解释拟合及钻孔、地面调查等资料进行综合对比分析, 从已知到未知, 反复研究异常特征点与煤层自燃边界的对应关系。对不规则异常和幅值较小的异常段, 主要结合异常平面分布规律进行推断。

4 中心回线瞬变电磁法在煤田地质勘察的应用

4.1 方法简介

瞬变电磁测深法 (TEM) 是近二十几年来迅速发展起来的一种新的电磁测深方法。由于该方法具有探测深度大、对地层分辨能力高、受旁侧影响或体积效应小, 以及工效高、成本低等特点, 因而在寻找油气田、煤田、有色金属矿、地热田、地下水以及地质构造研究等方面取得了引人注目的成果。中心回线瞬变电磁法的基本原理是利用不接地回线线源向地下发送一次脉冲磁场, 在一次脉冲磁场的间歇期间, 采用不接地线圈 (或接头) 以一定的采样率接收感应二次磁场。该二次磁场是由地下地质体受到一次磁场激励后在其内部形成的感应涡流产生。随地质体导电性能及空间赋存位置的不同, 感应涡流衰变的规律也有所不同, 通过分析和研究二次磁场的时空变化特征计算视电阻率, 进而对视电阻率反演计算, 获得不同深度的视电阻率, 形成地下电性结构剖面达到解决地质问题的目的。由于早期信号反映浅部地电特性, 晚期信号反映较深部地电断面, 这就可以达到探测的目的。

4.2 方法实践-以某地区煤田地质勘查为例

4.2.1 找煤模式和方法的有效性分析

在确定工区的基本情况后, 再分析工区的地电特征和电磁资料, 初步认识本区的找煤模式: (1) 煤层的发育与一定的地质构造和环境有关。 (2) 解释上以瞬变的反演结果确定地层、基底。应用地质、钻探资料标定物探层位, 从已知到未知推断解释。 (3) 确定低阻分布特征, 确定异常体的性质。 (4) 密切注意电性横向变化规律, 结合盆地相带变化特点, 确定电性横向变化与岩相关系。瞬变电磁测深方法是通过探测低阻异常, 根据异常所处的具体构造部位, 间接寻找目标物 (煤系地层) 。工区虽靠近城区, 外来电磁噪声干扰有影响, 但从V8观测系统及方法, 采用25Hz、8.33Hz两个频率观测的结果看, 重复采集、相互弥补、多次叠加, 干扰基本上影响很小。探测目标与上下岩层之间的电性差异较大, 目标物的规模较大, 埋深较小, 易于分辨。与其他方法相比采用瞬变电磁测深方法探测更为有效。

4.2.2 工作布置

对勘查区进行瞬变电磁测深, 点距100m, 线距2000m, 物理点1000个, 共布设剖面0、2、4、6、8计5条。野外施测过程中, 根据实际进展, 针对次级盆地的独立性、低阻的分布, 调整了工作部署: (1) 前期以主要完成0、2、4、6、8测线, 初步摸清低阻的大致分布范围。 (2) 前期低阻分布摸清以后, 根据初步资料, 有目的的在南部、东北部实施加密, 增加了3、5、7测线。 (3) 测线线距1000-2000m, 根据实际情况, 点距100-200m不等。

4.2.3 资料处理

资料处理与解释主要用YUTEM资料处理一解释系统。由于求取的虚拟全区视电阻率曲线消除了场源的影响, 具有平面电磁波的性质, 可进行类MT方式进行反演。根据MT中的周期T和TEM中的延迟时间t相对等的简单关系:

T≈t/0.194

可将"虚拟全区视电阻率"曲线近似看作MT的视电阻率曲线, 进而对瞬变电磁测深的资料作类似于MT的Bostick一维近似反演。

精确的一维反演采用以"虚拟全区视电阻率"为反演过程中的拟合目标函数, 它根据"虚拟全区视电阻率"的观测值和反演结果正演计算的拟合情况, 来调整电性层的电性和几何参数。选个时间点的数据, 以一维Bostick反演的结果作为初始模型, 将地下电性层划分为层, 根据正演结果和观测值的差异逐层修正电阻率和厚度, 并且循环进行。不同于大地电磁测深法 (MT) , TEM的反演时间较长, 主要是因为在反演迭代过程中TEM的正演计算时间比频率域方法要长很多。由于采用对称方形的小偏移距的线框作为发射源, 并且是在中心点上采集时间序列的衰减信号, 因此, 它更类似于自激自收的垂向测深法。在这种情形下, 一维反演结果具有很高的精确性。

参考文献

[1]朱晓颖, 磁法在煤火探测中的应用, 物探与化探, 2007.

煤矿磁法勘探 篇8

为探明新疆阿勒泰地区某磁铁矿的分布规律,针对性地开展了勘探区高精度磁法扫描工作。结合相关地质资料,研究磁性异常体的分布特征,查明其赋存状态。

1 地球物理特征

勘探区内磁性异常体普遍存在,主要原因是由于磁铁矿自身的磁感应作用,使其与周围围岩存在着显著的磁性差异,显示磁铁矿所在位置的磁场比背景场高很多。因此,高ΔT异常是磁铁矿石的标志,即高ΔT异常分布的范围往往就是磁铁矿石富集的所在地。另外,不同岩层间、岩性交接处也存在一定的磁性差异。断层错动岩层,通常对在矿区寻找磁铁矿矿体的应用也是有效的,具有直接的找矿作用,也具有间接地寻找构造的意义。

2 测站设置与观测

该次磁测工作使用的是捷克Satis Geo物探仪器公司生产的PMG-1型质子磁力仪。按规范要求,对工区内投入施工的3台磁力仪进行了开工前和收工前的噪声水平、观测误差、一致性、系统误差、探头高度等项检测,各项精度均优于设计要求,满足生产需要。

2.1 日变站设立和日变观测

对选定的日变站站址使用性能稳定的3号磁力仪进行了水平、高度梯度的测量。经解算,在半径2 m及高差0.5 m范围内,磁场垂直梯度变化为0.36 nT,水平梯度变化为0.45 nT,变化小于设计总均方根误差,站址磁场平稳,附近无磁性干扰源,周围地形平坦,满足建站条件。由于测区在日变站控制范围之内,因此测区内只设立了1个日变站,并作为测区的总基点。

2.2 早、晚校正点的设置及观测要求

早、晚校正点布置于日变站附近约30 m范围。每个闭合观测单元的观测,必须始于校正点,终于校正点。对于长剖面观测,若1天内不能结束工作且回到校正点的,须在当日观测剖面的末端设2个～3个连接点,次日观测必须从重复的连接点开始,并结束于校正点。校正点前后2次读数经日变改正后的差值若超过2倍的观测均方误差时,必须废弃全闭合观测单元的工作,并查明仪器不正常的原因。

2.3 日变观测

每个工作日日变站观测始于早校前,终于晚校后,采样间隔为5 s。

2.4 测点观测与质量检查

测点的数据采集,按校对点—测点—校对点顺序进行,采集时采用单次观测法。采集前操作员除全身去磁外,还必须仔细观察环境,清除测点周围的金属物体。如果周围存在房屋、树木、公路、高压线等自然、人文干扰源应作出详细备注。对每个测点必须连续测量3次以上,通过采集数据确认仪器处于稳定状态后再存储、记录。当仪器出现突掉或周围有大的干扰源时,必须作“复测点”处理。

3 资料解释

3.1 基点改正

由于该次磁测工作设置的基点兼作日变站使用,故基点改正和日变改正必须同时进行,不必另作改正。

3.2 日变改正

采用随机自带软件进行日变改正。

3.3 正常梯度改正

采用国际地磁参考场(IGRF)2005、国际地球物理协会公布的各项系数计算出各测点与总基点地磁场差值反号改正值。

3.4 异常值计算

式中,ΔT为磁力异常值,nT;T改为日变改正后的绝对磁力观测值,n T;T高为高度改正值,nT;T正为测点磁力正常场值,nT。

3.5 磁测数据处理及图件编制

野外实测的磁异常中包含各种观测误差和浅部不均匀体引起的异常,这些异常叠加在有用异常之上。为了把它们区分开来,首先对实测磁异常作剔除畸变点、数字频谱滤波等处理。采用澳大利亚Encom Technology Pty Ltd公司开发的专业重磁软件ModelVision Pro 8.0进行磁测资料的常规处理。根据该项目的目的,该次主要进行了ΔT成平面等值线图及延拓的处理工作。

4 结果分析

4.1 磁赤道以北中低纬度地区磁性地质体ΔT异常特征

测区位于磁赤道以北,北纬45°59'59″～46°0'36″之间,磁性地质体处于中纬度地区,以水平磁化为主体,垂直磁化为次要的倾斜磁化环境中。在没有剩磁或剩磁较弱,以感磁为主的磁化条件下,磁性地质体产生的ΔT异常应是以正异常为主体,负异常为辅的正、负相伴磁异常。磁性地质体产生的正异常范围与强度均大于负异常,正异常所在的平面位置总体上对应着磁性地质体所在的位置。

4.2 测区内区域性ΔT异常特征

测区整体磁异常较高,ΔT正异常最大达4 209.23 n T,负值异常最大为-2 902.76 nT。根据磁性分布特征,测区中间位置磁性能高,两侧低(见图1)。

从图1可见,总体上该区磁异常分布较为稳定,说明磁铁矿呈带分布,且带内分布较为均匀。在矿区中心,近NW—SE走向,存在一以正异常为主,最大值约4 200 nT,呈条带状分布的二度异常,异常范围长约900 m,宽约300 m,属于强磁异常区。强磁异常区以北为负异常带,强磁异常区以南,以东,磁异常逐步变小。从异常分布特征可以推出磁铁矿分布于矿区的西、南,磁异常值大可推得该区磁铁矿含量较高。

4.3 磁测数据处理(上延)后ΔT异常特征

为了了解测区磁场由浅部向深部的变化趋势,对磁异常数据ΔT进行了100 m、向上延拓,结果见图2。

一般说来,随着延拓高度的增大,浅部、局部磁性地质体引起的异常逐渐消失,而保留了区域性规模大、埋深较深、磁性地质体的磁响应,也就是说,延拓高度越高,反映深场源的异常越明显。从图2可以看出,进行向上100 m延拓后,浅部磁性体引起的异常逐步消失,区域内的深部异常突出出来。从等值线数值看出,该高异常区异常较强,最大值还有2 750 nT,说明该区域内的磁异常体往下延伸的深度较大。

5 结语

通过该次高精度磁法勘探工作,基本探明测区内磁铁矿的分布及走向。高精度磁测工作结果表明,测区内磁异分布较为稳定,磁铁矿体呈区带分布。

参考文献

[1]秦葆瑚.高精度磁法勘探[M].长沙:中南工业大学出版社,1988.

煤矿磁法勘探 篇9

1 瞬变电磁方法研究概述

瞬变电磁法是以接地导线或不接地回线通以脉冲电流作为场源, 以激励探测目的物感生二次电流, 在脉冲间隙测量二次场随时间变化的响应。上世纪50年代, 苏联基本建立了瞬变电磁法解释理论和野外施工技术方法, 50~60年代成功的完成瞬变电磁法的一维正反演。80年代以来, 欧美各国继续在瞬变电磁法的二、三维反演模拟技术方面做了大量的计算和研究工作, 但二、三维问题的正反演仍然不十分成熟。近年来, 瞬变电磁法仪器也由早期生产的单一方法使用的电磁仪器趋向于集成化、各种多功能电测系统。

国内瞬变电磁法研究自上世纪80年代初开始, 原长春地质学院、地质矿产部物化探研究所、中南大学等单位在方法理论、仪器及野外试验方面做了一定的工作。目前己建立了比较完整的一维正反演及方法技术理论, 并自行研制了一些仪器。近年来, 吉林大学成功的研制了ATEM-11瞬变电磁仪, 并于2003年成功研制了该瞬变电磁仪的软件, 在矿产普查、大型矿山潜力资源探查、地下水勘察、城市工程勘察和地下活断层调查、矿井透水预测等领域开展了示范性应用研究和探索。

2 瞬变电磁法勘探原理简述

瞬变电磁法是利用不同接地回线或电极向地下发送脉冲式一次电磁场, 在一次电磁场发射间歇期间, 用线圈或接地电极接收由该脉冲电磁场感应的地下涡流产生的一次电磁场, 通过观测一次场空间和时间的分布规律, 解决有关地质问题的时间域电磁法。

瞬变电磁法的激励场源主要有两种一种是载流线圈或回线形式的磁源, 另一种是接地电极形式的电流源。磁源常用的回线装置主要有重叠回线装置、同一回线装置、中心回线组合装置、大回线定源装置以及“8”字形回线装置。

3 瞬变电磁法在煤矿水文物中应用利弊分析

3.1 瞬变电磁法在煤矿水文物中应用的优点

近二十年来, 瞬变电磁法在国内外得到了广泛的应用, 它除了具有穿透高阻层能力强及人工源方法随机干扰影响小等优点外, 与其它电探方法相比, 还具有以下几个方面的主要优点。

由于观测的是纯异常, 因此自动消除了装置隅合噪声。可使用同点装置工作, 与煤矿水文物有最佳的藕合, 具有较高的探测能力, 且受旁侧地质体的影响也小, 同时, 对局部低阻体无静态效应。

可用加大发射功率的方法增强二次场, 提高信噪比, 从而增加勘探煤矿水文物深度。

通过多次脉冲激发, 场的重复测量叠加和空间域拟地震的多次覆盖技术应用提高信噪比和观测精度。

可通过选择不同的时间窗口进行观测, 有效地压制煤矿水文物的噪声, 可获得不同勘探深度的信息。

装置形态灵活多样, 可随不同工作任务的要求和施工场地的条件来选择合适的装置, 测量工作简单、工效高。

由于采用不接地回线, 不存在接地电阻问题, 具有施工方便、工作效率高及地质效果好等优点。

3.2 瞬变电磁法在煤矿水文物中应用的缺点

使用瞬变电磁法在煤矿水文物的勘探工作中, 有很多不同的装置, 在技术先进的同时也存在着很多的弊端。

当采用重叠回线装置时, 接收回线只能水平放置, 因此接收磁场垂直分量分辨率较低;设备笨重, 铺设线圈时比较麻烦, 难以避开十扰区。

当采用同一回线装置时, 发射磁矩小, 勘探深度浅。

当采用中心回线组合装置时, 由于煤矿水文物的不均匀性, 影响较重叠回线大。

4 结语

瞬变电磁法探测深度相对较大, 施工方便、工作效率高及地质效果好, 能够适应水文地质勘探工作要求。上述结果表明, 区内电阻率分布与实际地层具有较好的对应关系, 说明其能够反映出地下电性分布情况。所以根据瞬变电磁法资料和相关地质资料能够推断出对应深度富水情况, 满足煤矿水文地质工作需要, 指导矿井的建设和开采, 保证矿井的安全生产。

但是我们也应看到, 瞬变电磁法在煤矿水文地质勘探中的应用还处于一个初期阶段。要实现瞬变电磁法在这个领域的成熟应用, 还需要很长的一段过程。就需要我们对瞬变电磁法的理论和资料处理进行更深入的研究和探索, 从而更好的为煤矿水文地质勘探工作服务。

摘要：随着我国社会主义国民经济的不断发展, 对能源的需求越来越旺盛。现阶段我国的能源主要依靠煤炭, 在一次能源的总量中, 煤炭资源约占90%, 在一次能源的生产与消费构成中, 煤炭所占的比重长期保持在70%左右, 远高于世界26.5%的平均水平。从我国可利用的资源类别与其分布看, 以煤炭为主的能源格局较长时期内不会有根本的改变。

关键词：瞬变电磁法原理,勘探技术,水文地质

参考文献

[1]黄力军, 陆桂福, 刘瑞德.电性源瞬变电磁法在煤田水文地质调查中的应用[J].工程地球物理学报, 2004 (1) .

[2]王永红, 沈文.中国煤矿水害预防及治理[M].北京:煤炭工业出版社, 2006.

[3]兰险, 王卫江.电磁法在新疆干旱区找水中的应用及效果[J].新疆地质, 2004 (22) .

[4]雷苑.工程与环境物探教程[M].北京:地质出版社, 2006.