浅析磁法勘察技术在煤田自燃边界中的应用

摘要：中国的煤炭产量位于世界首位，其中约1/3的产量经过火力发电转变为动力电，所以，煤炭也是我国的主体能源。促进煤炭工业的可持续发展，也是构建资源节约型、环境友好型社会的必然要求，它的安全生产更是直接影响着我国的能源安全，并且也对国民经济的稳定和发展起着战略性的作用。

关键词：磁法勘查技术 煤田自燃边界

中图分类号：P631.2 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2012）-12-0215-1

1 磁法勘查技术概述

存在于自然界中的岩石和矿石，本身具有不同的磁性，其所产生的迥然有别的磁性场使得局部地区的地磁场发生各不相同的变化。磁法勘查技术就是基于这种磁性体产生的磁场对地磁场引起的畸变，利用仪器，对由此产生的异常响应进行观测及分析，寻找地下磁性矿体和异常接触带的方法，称为磁法勘察技术。它也应用于有用矿产分布及地质赋存情况的探查和地质构造、大地构造的研究。

2 磁法勘察技术在确定煤田自燃边界中的应用

众所周知，在实际煤田地质工作中，煤层自燃区边界的确定是十分重要的，这个边界的范围，直接影响着煤炭资源储量的计算和煤田边界的划分。地球物理磁法勘查技术在煤田工作中可以很好的解决煤层自然区的边界确定问题，为井田划分及进一步的矿井建设提供可靠依据。

2.1 煤田自燃边界确定的原理

在同一地区、同一岩性中的铁磁性物质的含量应当大体相同。根据铁磁性物质的剩磁理论可以得知，岩石经燃烧烧变质后，其所获得磁性的强弱，与其相邻煤层在自燃过程中燃烧的程度及燃烧对原岩的烘烤温度的高低有关。煤层自燃时，原岩获得的温度愈接近居里点，在冷却之后，其形成的烧变岩所保留的热剩磁场就愈强；反之则愈弱。

煤层的顶、底板原岩中含有大量的黄铁矿及菱铁矿结核，但含矿原岩磁性较微弱，磁化率（K）值一般很小。当煤层自燃后，煤层顶、底板的原岩受到高温烘烤（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）的常见值一般为燃烧变质前的数倍至数十倍，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。

2.2 野外观测方法

磁法生产过程中应精确使用各类型号的高精度数字式质子磁力仪（该仪器有自动存贮数据的功能）搜集实地的原始数据。

在野外观测中，每个工作日的起点、止点都是这条设计线路的基点。每条工作路线上，基点观测并记录两次，而测点只记录一次。外业记录本中需记录实测的测线点号与仪器中存储的代号的对应关系，另外要着重记录观测点附近的地形地貌、地物环境、原岩及烧变岩的出露等情况，为此后的异常成图、内业分析和综合研究提供依据。

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要进行补测追踪，以保证观测质量及磁异常的完整。

3 数据处理与分析

3.1 数据处理

在正式的室内数据分析之前，首先要对磁法野外原始观测数据进行各项修正，包括日变修正、纬向梯度修正和区域场修正等（若磁测曲线为强磁异常，则可略去小于2nT的垂向梯改）。将野外磁测时使用的高精度数字式质子磁力仪中的数据通讯输入计算机，用磁法数据处理软件将观测数据进行各项修正，经过处理后，打印出实测线剖面曲线图、计算参数表及日变曲线图。原始资料的处理及其成图均采用数字软件处理，基本无人为误差，精度较高，同时工作及时，也保证了工作效率。

3.2 数据分析

野外实测时，地表会有一定的磁干扰，主要由农房、高压线、地表燃烧变质岩碎块等产生。所以，数据分析前首先要对每条已经生成的磁测曲线进行归纳，剔除以上原因产生的干扰异常，再对各测线上有用的且相关的磁异常进行分类解析。分析中常遇到ΔT曲线图上会出现单点或很窄的尖峰高频异常的情况，这种情况是实测中的干扰异常在ΔT曲线图上的表现结果，它较易与煤层自燃区产生的磁异常进行区分。

根据实践经验，总体上，煤层从自燃到熄灭的过程中，会存在一个逐渐熄灭的熄灭带，熄灭带的自烧程度由自燃区向熄灭带相对降低，相应的燃烧变质岩磁性也逐渐减弱。在解释时，一般是将燃烧变质岩近似地等效为以煤层底板为赋存边界的，近似水平斜台阶状磁性体。

因为熄灭过程是一个磁性相对减弱的过程，所以由实际工作解译出的煤层自燃边界位置应由数据上表示的理论解释点位置向未烧区偏移，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工程、地表调研等资料进行综合比对分析，从已知推测未知并加以验证，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 浅谈磁法勘查技术的发展

磁法勘查技术作为古老的地质勘查技术有着辉煌的历史成就，但是随着信息时代的发展和科技技术的更迭，如移动电话内部磁场，播音广播等等很多的人工磁场环境的出现，都很大的影响了磁法勘查技术的准确性。所以笔者认为，在新时期的特殊环境下，磁法勘查技术也应当依托人造电磁场环境开展工作。在稳定的人造电磁场环境中寻找内部磁异常体，加以解释分析，并通过其他地质工程手段进行认证，必然能够为这门古老的技术注入新的活力。

另外，单独依靠磁法勘探技术进行矿产调查、构造解译等工作已经不能满足现在的工作需要。在当今数字化信息时代，各个学科间曾经的“固有”界限已经被打破。新的环境下，可以利用计算机技术，综合处理各个学科间的独有成果。将磁法勘查技术辅以电法勘查、地震波勘查技术等手段全面解译地质体的赋存特征，为新时期资源的可持续利用和节约型社会的建设助力。

作者简介：张壮（1970-），男，就职于吉林省煤田地质勘查设计研究院；于立鑫（1987-），男，吉林长春人，就职于吉林省煤田地质勘查设计研究院。