煤炭开采中火烧区磁异常现象及物探磁法的应用

摘要：近年来，我国能源需求量的不断增长，使煤炭开采规模不断扩大，确保煤炭的安全开采也已成为矿物开采工作中急需解决的重要问题。众所周知，在煤炭开采过程中难以避免的会遇到火烧区，而火烧区中的磁异常现象所造成的火灾隐患极有可能引发煤田火灾，进而给采矿企业造成极大的经济损失，甚至还会因此而出现人员伤亡事故。而通过物探磁法来对煤炭开采中火烧区域进行确定，则能够有效避免火灾事故的发生，保障煤炭开采工作的安全。鉴于此，本文便对煤炭开采中火烧区磁异常现象的特征及原因进行分析，在此基础上对物探磁法在煤炭开采中火烧区磁异常现象的应用进行了探讨。

关键词：煤炭开采；火烧区；磁异常；物探磁法

引言

我国地大物博、矿产丰富，其中尤以煤炭资源分布最为广泛，并且在整个世界上的出产量都名列前茅，煤炭资源对于我国经济发展有着十分重要的作用，这也使我国急需大量的煤炭资源来发展经济，煤炭资源的开采规模也在近年里不断扩大。对于煤田来说，其火灾隐患是不容忽视的，如果火灾发生，不仅会给企业带来巨大的经济损失，甚至还会严重威胁到开采人员的人身安全，因此，在煤炭开采工作中对火烧区进行严格的防治是非常必要的。目前，对火烧区的勘探方法有很多，而其中尤以物探磁法操作最为简单，而且勘测结果直观，这也使其成为煤炭开采中火烧区勘测的常用方法，从而为煤炭火烧区的安全防治工作提供了可靠的依据。为此，以下便对物探磁法在煤炭开采中的具体应用进行深入的分析。

一、煤炭开采中火烧区磁异常现象的机理及原因

煤炭资源是我国重要的自然资源之一，其在全世界经济发展中发挥着重要的作用。煤炭是由植物遗体在地层中历经长年累月的生物、化学、物理作用而形成的有机矿产，由于煤炭在地层中会受到地质条件的影响，这也使煤炭分布区域中往往会产生一定程度的磁异常现象，一般而言，在煤层中通常会包含着大量的铁元素，而这也是物探磁法的应用关键。由于煤炭资源在地层中储存时会因储层温压场的作用而发生内部燃烧现象，这也使煤层中分布的铁元素会因高温而发生化学反应，从而使生成的物质中包含有大量的磁性，进而使磁性得到明显增强。当储层温压场中的温度降低时，这些磁性物质便会发生沉积，从而产生明显的磁性差异。将物探磁法应用于煤炭火烧区的勘测中，则可通过仪器来得到火烧区中的磁曲线，并根据磁曲线来分析磁性差异，从而确定煤炭火烧区的分布范围，并根据勘测结果来采取相应的预防措施。

通常来说，当火烧区中的磁曲线为平滑状态时，则可判定为磁异常现象。不过，在对火烧区中的磁异常现象进行实际测量时，其磁曲线往往是以锯齿状进行波动的，而这种波动现象也可被看作磁异常现象。火烧区出现磁异常现象的原因共有三个：其一，岩石在燃烧冷却后会发生塌陷，进而使地层磁场在岩石塌陷的影响下产生磁异常现象；其二，煤层下部中分布着大量的铁元素，这些铁元素的分布并不均匀，这也使其在相同温度条件下会产生不均匀性的磁性分布现象；其三，当煤层为水平方向分布时，会使是裂缝的发育越来越不均匀，进而造成煤层在封闭地层中产生程度不一的自燃现象，从而产生不均匀的磁异常现象。

二、针对煤炭开采中火烧区磁异常现象的物探磁法应用

物探磁法是地质勘探工作中的常用方法之一，该方法是以地层中的磁性变化作为依据来对火烧区进行确定的。

（一）磁异常特征点的剖析

在深部找矿工作中，磁性覆盖层是一种常见的干扰源，磁性覆盖层中往往包含有磁性表土、安山岩、玄武岩、黄土、磁性砾石及红土等磁性物质，正是这些磁性物质，使深部找矿工作的难度大大增加。按照磁性覆盖层的干扰性质来分类，可将其分成随机干扰与规则干扰，当磁性物质在覆盖层中分布较为均匀时，或是磁性物质的埋深一定时，则为规则干扰，反之，如果磁性物质的分布不具备规律，则为随机干扰。在烧火区勘测时，往往需要将异常的磁性干扰进行剔除，然后对磁测曲线进行归纳，并按照相应的分类来对磁异常现象进行解释。在地表中的磁干扰现象可包括高压电线、矿区、钻机、地表烧变岩碎块及民房等，在对地表磁异常现象进行物探磁法应用时，所测出的实际磁性曲线往往呈现出单点高频或尖锋异常，对于磁异常现象来说，其区分是较为容易的，只需根据其剖面异常所具备的特征点，并将钻孔岩心、地面调查报告等资料进行综合对比，即可得出磁异常特征点与煤层中自燃边界之间的关系，从而根据异常段中的不规则磁异常现象与波动幅度较小的磁异常现象来推测出磁异常现象在平面中的分布规律。

（二）磁异常数据的处理

在煤炭开采工作中，可由计算机来存储磁异常现象的强度数据，并通过数据处理程序来校正采集程序，如高程数据校正、日变校正等。在应用物探磁法来处理磁异常现象的相关数据时，应确保当天的资料应当天进行处理与计算，并记录吟T曲线，同时还要对数据处理结果进行复核，以确保采集资料能够具备较高的精确性。

（三）物探磁法的应用要求

以下便对物探磁法在煤炭开采工作中火烧区的勘测应用进行简要的介绍，在应用物探磁法时，首先要确定勘测比例，并对勘测区域中的地形资料进行收集，了解勘测区域的地质情况与工作精度，并计算测点坐标，然后设计勘测网，掌握勘测区域中的地形地貌、人文特征、气候类型及交通情况，同时制定一个统一的实施计划。在物探磁法应用过程中，应满足以下应用要求：其一，勘测人员应对测绘区域中的磁场特征有所了解，如地球总磁场、磁倾角等参数，可通过多分量磁力仪或计算软件来对这些参数进行测定；其二，勘测人员应对测绘区域中的人文分布情况有所了解，明确测区中的经济建设状况与干扰源分布，然后依据干扰物的自身特点来采取相应的消除措施；其三，勘测人员还要对测区中的日变站布署进行系统化的了解，并做好测点观测与数据资料的归档等工作。

结语

总而言之，物探磁法是确定火烧区的重要勘测手段，将物探磁法应用于煤炭开采火烧区的测绘工作中是具有重要意义的。在火烧区勘测中不仅要结合火烧区磁异常现象的表现特点，还要根据测绘区域的实际情况，来对物探磁法进行因地制宜的应用。只有这样才能准确测定出火烧区的分布范围，并采取合理的防范措施，避免火灾事故的发生。

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作者簡介：

马文杰，男，（1981.10.09 ）本科学历，地球物理工程师职称，河北省地矿局第二地质大队，从事矿产物探方面的工作。