综合物探方法在煤层自燃区勘探方面的应用

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综合物探方法在煤层自燃区勘探方面的应用作者:杨阳杨双安温建亮

来源:《科学与财富》2015年第03期

摘要:在局部区域煤田边缘、煤层浅部地带及废弃煤窑采空区内存在煤层自燃现象。煤

层自燃不仅浪费了煤炭资源,还产生大量SO2、CO、CO2等有害气体,给大气环境、森林植被等造成严重破坏,同时也诱发各种地质灾害。为查明山西洪洞某废弃煤窑内是否存在煤层自燃区,对该区进行了同位素测氡法、磁法、自然电位法等三种物探方法的综合勘探。通过处理解释,圈定出煤层自燃区1处,经钻探验证吻合较好,为进一步治理煤层自燃区提供了依据。

关键词:煤层自燃区;同位素测氡法;磁法;自然电位法

0 引言

山西洪洞某废弃煤矿附近,地面岩石裂隙中发现冒烟、温度较高等现象,并散发刺鼻性气味,疑为煤层自燃造成。在搜集了相关的地质资料及现场踏勘的基础上,采用同位素测氡法、磁法、自然电位法进行了煤层自燃区综合勘探,取得了很好的效果。

1 煤层自燃区特征

烘烧后的上覆岩层放射性强度和活度随温度升高而增强,沿岩层中的裂隙向上运移,在地表形成高氡值异常区,可利用同位素测氡法探测岩层烧变前后的放射性差异。

同时,煤层在燃烧过程中,由于高温和地磁场的作用,铁质矿物经氧化还原及“弱场冷却”的物理化学变化,产生了较强的“热剩磁”,相应的岩层形成了具有较强磁性的烧变岩,使烧变岩与围岩产生明显的磁性差异,利用磁参数测量可以探测煤层燃烧范围及烧变岩范围。

此外,煤层发生自燃时,由于上覆岩层受到高温烘烤,岩层中水份丧失,煤层燃烧后形成的空洞造成上覆岩石塌陷、变形、裂缝,导电性变弱;在煤火的高温作用下,岩层中的导电离子、电子重新排列,在煤火燃烧区上方形成“高电位”异常场。煤层燃烧前后的导电性差异为自然电位法圈定煤层自燃区提供了地球物理前提。

2 工作原理及施工方法

2.1同位素测氡法

铀系的衰变产物氡属放射性惰性气体。铀在衰变过程中,可衰变成其子元素—放射性元素氡,同时放出α射线。通过测量α粒子的浓度,可测定相应的氡气浓度值。当存在自燃煤层时,由于地下火区产生的温度、压力等变化,氡及其同位素向上迁移的速率,均比地下无热源时氡及其同位素迁移速率快。所以,煤层自燃区顶部的氡气浓度高于无热源区的氡气浓度。

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