浅析MES高精度电磁频谱探测在清塬煤矿中的工作

周涛

摘要：本文主要对MES高精度电磁频谱探测在清塬煤矿中的工作方法作出了详细的分析研究。

关键词：煤矿；探测；电磁频

我国是一个资源耗费大国，因此在资源的开采利用过程中一定要加强资源的有效地利用，选择合适的采煤方法和采煤技术，从而不断地提高煤矿资源的开采效率，提高能源率，有效地降低能源耗费。清塬煤矿位于陕西省旬邑县清塬乡第界骆驼项村，为充分开发煤炭资源，保障矿区稳定生产、持续发展，根据国家煤炭生产、资源整合政策，加大资源整合和提能扩产改造力度，近年来，清塬煤矿引进了MES高精度电磁频谱探测，这对与矿区勘探技术和效率的提高具有重要意义。

1 矿区概况

1.1地理特征。清塬煤矿地处陕北黄土高原南部，陕西省咸阳市旬邑县县城东15km处。属中-低山森林区，区内地形复杂，山峦起伏，沟谷发育。地势东高西低。

1.2矿权设置。清塬煤矿位于黄陇侏罗纪煤田旬耀矿区的西部，南与旬邑县黑沟煤矿相接，东北与台家山煤矿及长安煤矿相邻，西、北及东面没有矿权设置。详见清塬煤矿矿权设置示意图（1）：

1.3地质概况。井田总体构造为一北倾的单斜构造，在此单斜基础上发育宽缓的波状起伏，倾角小于5°，井田西部边缘发现有断距不明的正断层，未见岩浆岩，构造简单。揭露的地层有：三叠系上统胡家村组；侏罗系下统富县组；侏罗系中统延安组、直罗组；白垩系下统宜君组、洛河组；新近系上新统保德组和第四系上更新统马兰组。

1.4区域构造。清塬煤矿大地构造位置处于鄂尔多斯盆地南部拗陷带内，其构造形态是以X77、X7号钻孔为中心的近东西向的向斜构造，两翼倾角10°～15°。本区西北部发现一条正断层，倾向335°，断距1.85m，在本区内分布长度1.7km。本区未见岩浆岩，构造属简单类型。

1.5区域煤层。清塬煤矿唯一可采煤层，煤层埋深125～344.85m，底板标高1210～1090m，厚度0.80 （D10） ～2.84（X7） m，夹矸0～2层，厚度0.08～0.35m，可采厚度0.80～2.29 m。煤层厚度变化规律为沿向斜中心向两翼煤层厚度逐渐变薄，东、西部不可采，规律性明显，结构简单。

2 MES高精度电磁频谱探测基本原理

高精度电磁频谱探测，属于利用天然场源的电磁波探测方法。是对大地电磁测深的改进和发展。电磁频谱的场源是太阳風或太阳黑子活动及闪电雷击。尤其是太阳幅射，发射出大量粒子流，当其到达围绕地球的电离层时，转换为电磁波。由于电离层远离地球表面，在其继续向地层内部传播时，可以近似地看作是地球表面垂直入射的平面波。沉积于地下的各种岩性的地层，通常将其视为水平层状介质。各种地层具有不同的物理性质从而形成不同的波阻抗界面。电磁波的波阻抗与电阻率、导磁率相关。电磁波在经过波阻抗界面时会产生反射，在地面接收并研究不同波阻抗界面反射的电磁波，可以得到地层电阻率随深度变化的信息。结合地质及其它物探资料可以对地层的岩性、物性进行研究。在地壳岩石圈中，不同矿物岩石，具有很大的电阻率差异，这种物性差异是我们区分地下不同岩石、矿物及流体的物理基础。

3 MES高精度电磁频谱探测在矿区中的工作

3.1探测规划。2009年9月共布设3条线，共计51个测点，其中离已知点近的500米范围内点距为100米，500米外的范围内点距为50米。

2011年9月共布设10条线，64个测点，点距为50米，现场进行踏勘，对存有强电磁干扰和进行适当调整，确定实际施工有效的MES探测点。在清塬煤矿西南部地区划定区域上64个探测点进行现场采集，以取得实际资料。并对64个测点进行重复采集，排除偶然因素对资料的影响，获得重复性的曲线每个观测点进行了多次重复数据采集，每点获得5至18条实测曲线。最后转入室内曲线对比、综合分析、资料解释、报告编写阶段。

3.2解释方法。

3.2.1 集中比较筛选。先逐个地把同一个点采集的信息曲线集中比较，从中筛选出重复性较好的曲线，作为本观测点的代表来参与整个测线的对比解释。

3.2.2高阻正异常的追踪。从已知钻孔所见煤层和电测井资料可知，煤层西高电阻率层，也正对应着在该点所采集的信息曲线的高阻正异常，对这个高阻正异常的追踪是进行整个测线对比与解释的主要方法。

3.2.3野外资料重复采集。 对比时，异常值变得不太突出，就可能是煤层变薄或者消失的缘故。对高阻正异常值不太突出或者对比较困难的曲线，进行了野外资料的重复采集。

3.3解释成果。通过对信息曲线的反复对比和仔细研究以往的地质勘探资料，获得了如下成果：提供了13条测线的综合对比剖面，从剖面上可以看出测量段内煤层的分布、厚度变化、埋藏深度。

物性特征及物性差异是地球物理勘探及资料解释的基础，收集了以往的相关电性资料，包括测井资料和反演电阻率，从而建立本区的4-2煤层电性模型。本区含煤地层为侏罗系中统延安组（J2y），在该组地层中煤层围岩多为泥岩、细砂岩、粉砂岩等岩体，电阻率较低，而煤层电阻率高的多，因此可知，区内4-2煤层同围岩在电阻率方面差异较大，地球物理响应清楚，能够达到设计目的。

4 结束语

综上所述，可以看出MES高精度电磁频谱探测技术突破了传统物探技术的思路，通过对电磁波地层反射信号的观测，经计算得到地下矿层电阻率，从而获得地下岩性信息，判断矿层深度和厚度。该技术的应用采用天然场源，具有环保功能。但是，作为一项新技术MES高精度电磁频谱探测的实际应用还比较少，经验也比较少，这就需要在以后的实际应用中不断的改进和完善。

参考文献：

[1]周仁安，桂宝林，；高精度电磁频谱法在滇东煤层气勘探中的应用[J].云南地质.2004（04）.

[2]周思伟.倾斜煤层采煤方法与分析[J].中国新技术新产品，2010（02）.

[3]李忠，武强，等.高精度电磁频谱技术及其在矿产勘探中的应用研究[J].北京科技大学学报，2007，29（6）endprint