澄合矿区物探适用性分析

2019-05-29赵国杰

山东工业技术 2019年14期

关键词：物探煤层电磁

赵国杰

摘要：在已有大量物探工作资料的基础上，详细对比分析了澄合矿区物探工作条件、技术难点及工作成果，总结了三维地震、地面瞬变电磁测深法、直流电测深法、瞬变电磁法、矿井直流电法等物探方法在澄合矿区的适用性，有效指导了下一步物探工作。

关键词：澄合矿区；地震勘探；电磁法勘探

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.047

1 前言

澄合矿区位于鄂尔多斯盆地东南缘渭北石炭—二叠纪煤田中段，含煤地层为上石炭统太原组和下二叠统山西组，平行不整合于奥陶统灰岩上[1-3]。矿区含煤建造呈北东～南西向“S”型展布，基本构造形态为一向北倾斜的单斜构造，地层产状平缓，倾角一般5～10°，沿倾向及走向均发育有次一级褶曲，伴有北东向及东西向断裂构造，且以断裂构造为主，走向为东西向、北东～北东东及北北东向，尤其以高角度正断层较为发育，逆断层较少[4]。矿区采区地震勘探工作开始于2008年底，截止2013年上半年，澄合矿区开展的三维地震勘探项目有二十余个[5]，开展电磁工作十余项。通过两项以往工作的对比研究，笔者分析总结了适合澄合矿区的物探方法体系，以供下一步物探勘探工作参考。

2 物探工作对比

2.1 物探工作条件对比

结合前人研究[5-6]，对研究区地震地质条件和电磁法勘探地电工作条件进行了对比梳理总结（表1）。研究区5号煤层埋藏深度一般在350～500m之间，煤层厚度较稳定，煤层反射波良好，与顶、底板岩层的电性差异明显，地震地质条件和电测法地电条件良好。然而，因地表条件复杂、黄土覆盖层较厚等，表浅层地震地质条件和电测法地电条件较差，是制约物探工作的难点所在。

2.2 研究成果

截至2018年底，澄合矿区共完成二、三维地震勘探项目27个，完成面积78.66km2。较地质勘探更加精细地解释了5号煤层的赋存形态及埋藏深度，解释了新生界松散覆盖层的厚度，预测了各地震勘探区内煤层厚度的变化趋势；共解释断层365条，褶皱59条，采空区6块，陷落柱1个，煤层风氧化带多处。

目前，矿区共开展地面电磁工作14项。完成地面瞬变电磁物理点18606个，完成井下瞬变电磁超前探260余次，完成井下电测深130余次。主要作用是对煤层围岩的富含水性，煤层内断层的导水性，对奥灰岩顶界附近岩溶发育及富水性进行评价。

3 适用性分析

研究区内三维地震勘探采用的观测系统均为规则束状观系统，一般有10线10炮和8线8炮两种类型，根据各勘探区目的层埋藏深度，采用不同的接收道，来调整最大炮检距。从实际施工效果来看，这两种观测系统观测方位角较宽，炮检点的分布能够使共中心点保证均匀覆盖。

地面瞬变电磁测深法对浅层地层反应差，普适于研究区目的层埋深大于100m的勘探工程。

直流电测深法适用于研究区浅部目的层（埋深小于100m）的勘探或辅以瞬变电磁进行地层电性判别，但该方法受地形限制较大。

瞬变电磁法（TEM）观测的是二次场，可在近区进行观测（采用重叠回线装置），其定向性好，可用于井下全方位探测，探测距离20～100m，但井下锚网支护对其数据存在一定影响。

矿井直流电法具有原理成熟、方法灵活、仪器简便，抗干扰能力强等特点，最佳探测距离0～80m，该方法对井下接地条件要求较高，且施工效率低。

4 结论

（1）通过对比发现，研究区表、浅层地震地质条件和电测法地电条件较差，中、深层地震地质条件和电测法地電条件良好。

（2）三维地震勘探采用的观测系统均为规则束状观系统，一般有10线10炮和8线8炮两种类型；瞬变电磁法普适于研究区目的层埋深大于100m的勘探工程；直流电测深法适用于研究区埋深小于100m的勘探；瞬变电磁法可用于井下全方位探测，探测距离20～100m。