胡志敏++袁宇

摘 要：根据新疆煤田火区勘探的实际需要，结合自然电位法和磁法勘探原理，归纳总结了自然电位法和磁法资料的处理與解释方法，以及这些资料在野外收集过程中的注意事项。

关键词：煤田火区；自然电位法；磁法；资料处理与解释

1 自然电位法与磁法的勘探原理

1.1 自然电位法勘探原理

在火区上出现的自然电场，主要是煤层在自热和燃烧阶段中发生化学反应产生氧化还原电场和吸附电场，在地表形成微弱的过滤电场[1]。如果把煤层燃烧过程中形成的电场用偶极电流源来简化（如图1所示），那么火区形成的自然电场就是由多个偶极源电场叠加形成的。

野外采集数据时通过精密仪器在地面以某一点为电位基点，即M极，另一点为探测点，即N极，探测两点的电位差。经过室内资料处理，成图，得到自然电位异常曲线。根据异常曲线变化情况，判断地下煤层燃烧情况。

1.2 磁法勘探原理

煤系地层顶底板由砂岩、泥岩、页岩、石灰岩等构成，其中赋存着大量的铁矿物成分（赤铁矿、褐铁矿、黄铁矿、菱铁矿），这些铁矿物在不受高温作用时表现出弱磁性；在煤层自燃的高温作用下，这些矿物会渐渐有质的变化，形成大面积烧变岩体[2]。多数烧变岩结构破碎，颜色多为褐色和黄红色，成为强磁性岩体。在温度冷却过程中，岩层中的磁畴会逐渐按大地磁场重新排列，烧变岩体逐渐成为磁性岩体。

地球本身是一个磁性体，地理南极为北，发出磁力线；地理北极为南，磁力线从南极发出在北极聚集。在正常情况下，地球磁场分布于整个地球表层，地磁场是随时间变化的，这种变化是有规律的变化，通常称为日变，同一纬度各点的日变值几乎相等。在火区范围内，磁场值与火区范围外有差异，通过在火区外和火区内同时探测磁场值，然后进行日变矫正后就能获取火区的磁异常。根据火区的磁异常曲线判断煤层的燃烧情况[3]。

2 自然电位法与磁法资料的处理与解释

在煤田火区勘探中，确定火区燃烧范围和深度是勘探工作的主要目的。火区范围和深度的确定主要依据自然电位法和磁法曲线异常情况，现以某火区磁异常和自然电位异常曲线来说明在火区勘探中是如何来划定火区燃烧范围和深度的[4]。

从野外勘探采集数据，经过室内资料处理之后得到如图2所示的磁法异常曲线。根据煤层倾向，火区煤层向南倾斜（画图时，零点位置为北），故解释的时候从北向南看曲线，找到曲线从正异常向没有异常的下降的部分，取曲线该部分靠近无异常1/3处定为煤层燃烧与未燃烧部分的分界点。

磁法解释有1/2法、1/3法和1/5法，具体运用中该用哪种方法要结合自然电位曲线来选择。

结合自然电位曲线，磁法解释过程中选择为1/3法（图3），其他剖面线的异常曲线解释以此类推，得到火区整体解释成果。根据各条剖面线解释结果，最后在火区平面图上展布，结合火区实地情况，划定火区的燃烧区域（图4）。

3 结束语

（1）在磁法野外勘探施工过程中，测日变的磁法仪要安放在火区范围之外、没有磁性体干扰的地方，以保证数据准确。（2）在圈定火区范围时，要尽量结合自然电位法和磁法两条异常曲线进行对比分析，同时，参考其他资料，如地表踏勘资料、火区附近矿井相关资料等。（3）在火区勘探中，自然电位法和磁法是比较传统和成熟的勘探方法，它们使用范围广，既可以用于火区勘探，也可以用于火区监测，且它们施工方便，不受地形、地势的限制。尤其是在确定火区燃烧范围方面具有很大的作用，从多年的火区勘探成果可以看出，用这两种方法确定的火区燃烧范围比较真实，有较高的可信度。

参考文献

[1]张安全.物探方法在煤田勘探、灭火中的应用[J].西部探矿工程，2008，8：122-124.

[2]王国旗，徐精彩，邓军，等.煤岩热破坏对露头火灾的影响研究[J].陕西煤炭，2002，4：9-12.

[3]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，2001，1：18-26.

[4]费金彪.大宝鼎4号煤层露头火灾综合治理技术研究[D].西安：西安科技大学，2008.

作者简介：胡志敏（1988-），男，湖北天门人，硕士研究生，现主要从事煤田火区勘探与灭火工程评价研究工作。