【簡介：】（一）航磁測量結(jié)果的初步解釋
圖4?1?2是烏達地區(qū)航磁ΔT磁場圖。由圖可見，該區(qū)的磁場總體上表現(xiàn)為較為平靜的區(qū)域背景磁場，且具有北東高，西南低的變化趨勢。在此背景之上疊加有

（一）航磁測量結(jié)果的初步解釋

圖4?1?2是烏達地區(qū)航磁ΔT磁場圖。由圖可見，該區(qū)的磁場總體上表現(xiàn)為較為平靜的區(qū)域背景磁場，且具有北東高，西南低的變化趨勢。在此背景之上疊加有兩條近南北向的弧形升高磁異常帶以及其他一些零星分布的局部異常。

平靜的區(qū)域磁場系由該區(qū)廣泛分布的無磁、弱磁性砂巖等沉積地層及煤層引起。由于煤田地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、地層分布較為單一，故磁場面貌反映較為平靜。

近南北向的弧形升高磁異常帶與地下煤火區(qū)分布大體相吻合。這類磁異常大都為形態(tài)規(guī)整的正異?；蛘摪樯漠惓?，且負值一般位于異常的北側(cè)。經(jīng)與煤田地質(zhì)圖及煤火區(qū)分布圖對比分析，航磁異常帶與煤火區(qū)分布范圍基本吻合。在地面圈出的16個地下煤火區(qū)內(nèi)，均有航磁異常分布。共分布有48個較為孤立的航磁異常，其中36個異常位于火區(qū)內(nèi)，12個位于火區(qū)的邊部，說明地下煤火區(qū)（燃燒過的燒變巖，以及正在燃燒的煤層及圍巖）地下介質(zhì)磁性升高，而在遠離煤田區(qū)的升高磁異常大多與地表人文干擾體有關(guān)。

圖4-1-2 內(nèi)蒙烏達地區(qū)航磁ΔT平面圖

紅色表示磁場強度高，藍色表示磁場強度低，藍色實線表示地面勘查圈定的煤火區(qū)，C1～C32為磁異常編號

為了進一步分析航磁異常與地下煤層燃燒的對應(yīng)關(guān)系，評價航磁方法探測煤火的效果，2005年選取了21個航磁異常（圖4?1?2中的C01～C32）進行了地面踏勘檢查。檢查時對孤立的正磁異常以異常中心為中心，對正負伴生的磁異常以梯度帶為中心，在一定范圍內(nèi)對煤層燃燒情況進行描述。實地檢查發(fā)現(xiàn)，21處磁異常中，15處與煤層燃燒有關(guān)，其中正在燃燒的煤層有9處，煤層燃燒已經(jīng)熄滅的有6處。另外5處磁異常與人文活動有關(guān)，其中3處由工廠設(shè)施引起，2處由燃燒煤矸石堆引起；1處是C13號異常，該異常西側(cè)煤層在燃燒，正對異常上方無著火痕跡，異常東翼有兩處廢井口有燒過痕跡，推測正對異常下方地下煤層曾經(jīng)燃燒過，現(xiàn)已經(jīng)熄滅。本次地面檢證結(jié)果見表4?1?1。

表4-1-1 航磁異常與煤層燃燒相關(guān)性地面檢查結(jié)果

圖4?1?3圖示了編號為C14的磁異常檢查情況，燃燒煤層與磁異常中心位置非常接近。在離C14異常較遠處發(fā)現(xiàn)一處煤層正在燃燒，見圖中“火08”處，其GPS記錄的位置正好與一處未編號的磁異常中心相對應(yīng)。類似的情況還有不少，多表現(xiàn)為燃燒煤層位置與磁異常中心或正負梯度帶處相對應(yīng)，這說明燃燒煤層能引起航磁異常反映。也有例外，檢查中發(fā)現(xiàn)一處煤層燃燒點，卻無磁異常反映。這說明要引起航磁異常，煤層燃燒還得有一定的時間和規(guī)模，一般需達到燒變巖形成階段及以后。

圖4-1-3 航磁遙感地檢綜合圖（著火點處）

1―正磁場等值線；2―零磁場等值線；3―負磁場等值線；4―異常檢查點及磁異常編號

圖4?1?4圖示了編號為C11的死火點處磁異常檢查情況。燃燒熄滅的煤層位于正負磁異常的梯度帶上。在離異常檢查中心較遠處發(fā)現(xiàn)了一處死火點，圖中“死火09”處，其位置正好位于一弱磁異常中心處。類似的情況其他地方也有，說明死火點也能引起航磁異常反映。

圖4-1-4 航磁遙感地檢綜合圖（死火點處）

1―正磁場等值線；2―零磁場等值線；3―負磁場等值線；4―異常檢查點及磁異常編號

圖4?1?5圖示了編號為C06的樓群干擾點處磁異常檢查情況。從圖中可看出，通過高分辨率遙感圖像能清楚地判斷出引起磁異常的原因，從而消除干擾磁異常。

圖4-1-5 航磁遙感地檢綜合圖（干擾點處）

1―正磁場等值線；2―零磁場等值線；3―負磁場等值線；4―異常檢查點及磁異常編號

根據(jù)對三類磁源體與航磁異常對應(yīng)關(guān)系的分析來看，具有一定規(guī)模的燃燒煤層及燃燒已熄滅煤層均能引起航磁異常。在消除建筑群等引起的干擾磁異常后（這類異常大部分可用遙感圖像來區(qū)分），航磁異常與煤層燃燒有很好的相關(guān)性。即航磁異常能很好地指示煤層燃燒信息，用航磁方法來探測煤火是有效的。

（二）航空電磁測量結(jié)果的初步解釋

圖4?1?6為23250 Hz航空電磁實虛分量轉(zhuǎn)換的視電阻率圖，圖中紅色表示高視電阻率，藍色表示低視電阻率。由圖可見，高視電阻率主要分布于測區(qū)中部、東北部和東南部分。東北部及南東部的高視電阻率分布可能與砂巖地層分布和基巖裸露的山體有關(guān)，而測區(qū)中部的高視電阻率區(qū)明顯受測區(qū)中部幾條弧型斷裂的控制，分布范圍與烏達煤田煤層范圍相一致。本區(qū)位于烏達煤田南北向展布的向斜構(gòu)造西翼東部，煤層較多，地表分布為致密的中粗砂巖。根據(jù)電性特征分析，致密的中粗砂巖及煤層電阻率較高，推斷該高電阻率分布區(qū)整體上與砂巖、煤層分布有關(guān)，而此區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的相對高阻異常區(qū)與地面勘查圈定地下煤火區(qū)基本吻合。與此類似，在測區(qū)中部高視電阻率區(qū)西部的一條相對高阻帶與地面勘查圈定的地下煤火區(qū)也吻合較好，說明地下煤層自燃會出現(xiàn)高電阻率。

圖4-1-6 內(nèi)蒙古烏達地區(qū)23250Hz電磁轉(zhuǎn)換視電阻率平面圖

圖中紅色表示高電阻率，藍色表示低電阻率；黑色實線為斷裂構(gòu)造，藍色實線表示地面勘查圈定的煤火區(qū)

為進一步說明視電阻率異常與煤層自燃之間的關(guān)系，我們分析了表4?1?1 中野外檢查為著火區(qū)（煤層、矸石堆）和熄滅區(qū)對應(yīng)的視電阻率值特征。這個特征主要指檢查點所在區(qū)域內(nèi)視電阻率值是相對高還是相對低。統(tǒng)計結(jié)果見表4?1?2。

表4-1-2 視電阻率異常與煤層自燃關(guān)系

從表4?1?2可以看出，該區(qū)絕大多數(shù)煤火區(qū)，無論著火區(qū)還是熄滅火區(qū)均出現(xiàn)了高視電阻率異常值，只有C13號異常區(qū)（熄滅）出現(xiàn)低異常值。

根據(jù)上述結(jié)果并結(jié)合本區(qū)電性特征資料，我們認為正在燃燒區(qū)（溫度高于500℃）煤及砂巖會出現(xiàn)電阻率低值，但根據(jù)本區(qū)煤層燃燒特點，這樣的區(qū)域相對較小，產(chǎn)生的視電阻率異常值也不會太大，空中的航電儀器難以探測到。煤層燃燒的上部巖層及附近煤層由于溫度升高（小于200℃），電阻率會成倍增大。根據(jù)地面熱紅外資料，這樣的區(qū)域相對很大。因此，著火點及其附近電阻率會增大。若熄滅點溫度仍很高，也會出現(xiàn)電阻率高異常。據(jù)此推斷，C11磁異常區(qū)對應(yīng)的低電阻率區(qū)可能是煤層燃燒（獲得磁性）已經(jīng)結(jié)束很久，溫度降為常溫（電阻率值降低）的區(qū)域。再進一步，若是視電阻率高異常區(qū)位于磁異常邊部，就可推斷為煤層自燃著火點位置。

（三）航空電磁、磁剖面異常綜合分析

為進一步探討航空電磁、磁異常與地下煤層自燃的關(guān)系，選擇L2220線對航磁和電磁異常進行了定量反演，見圖4?1?7。與此同時德國地調(diào)局（BGR）G.Schaumann博士采用BGR開發(fā)的軟件進行了帶地形的定量反演，見圖4?1?8。

在該剖面1800m、3200m、4800m處存在明顯的航磁異常，其中4800m處的負異常系位于南部的五虎山礦部建筑引起的航磁異常的伴生負異常。在1800m、3200m處的航磁異常對應(yīng)電磁響應(yīng)低，轉(zhuǎn)換的視電阻率值分別出現(xiàn)大于60Ω?m或幾百歐?米的異常，經(jīng)過地面查證，二者均為已知的地下煤火區(qū)。在范圍6000～7000m，出現(xiàn)的視電阻率高值異常系出露的基巖引起。其他單一的弱磁異?；蚋咦桦姶女惓?，為地下具有磁性介質(zhì)以及高阻無磁性的介質(zhì)所引起。

通過定量解釋，可得出如下初步結(jié)論：

（1）在視電阻率斷面1800m處存在一個寬度約100m，從地表向下延深約20m的相對高阻體，視電阻率值60 Ω?m左右。航磁異常正演剖面上存在一個頂深約15m的磁性體，范圍與上述高阻體基本吻合。據(jù)地質(zhì)資料，該區(qū)主要分布有9＃、10＃、12＃煤層，9＃埋深約19m，12＃煤層距地表54～64m，現(xiàn)已探明9＃、10＃煤層正在燃燒。

推斷該磁性高阻體系地下煤火的反映，其范圍較小是由于該區(qū)煤火區(qū)范圍相對較小，煤火燃燒時間相對較短。

（2）在視電阻率斷面3200m處存在一個寬度約150～200m，從地表向下延深約35m的相對高阻體，視電阻率值大于300 Ω?m，在對應(yīng)位置反演出的磁性體分布特征與高阻體基本吻合。該區(qū)煤火區(qū)范圍相對較大，為典型的燃燒時間較長的火區(qū)。如圖4?1?8，可見在剖面2000～4500m處，在該高阻體的下方，還分布有一個厚度約70m的層狀高阻體。據(jù)Ⅱ號勘探線已知區(qū)9＃、10＃、12＃煤層總厚度約35～45m，與此厚度類似，推斷為地下煤層引起；且在剖面3200m著火處與上述高阻體相連。由于深部尚未出現(xiàn)磁性體，表明該區(qū)煤層僅在淺部燃燒。

圖4-1-7 內(nèi)蒙古烏達地區(qū)L2220線綜合解釋剖面圖

圖中ΔT表示磁場強度；PQ表示電磁虛分量；PI表示電磁實分量；RES表示不同頻率反演得出的視電阻率；下部彩色圖由電磁實虛分量計算的電阻率深度斷面；最下部剖面為航磁異常反演出的磁性體分布

（四）地下煤層自燃航空物探異常的識別與干擾異常的剔除方法

由前面的分析可知，在烏達煤田分布有明顯的航磁和電磁異常。引起這些異常的原因是多種多樣的，航電異常的成因相對更復(fù)雜。

通過對航磁、電磁測量的綜合分析，通?？梢耘懦渌敲夯鹪蛞鸬膯我淮呕螂姶女惓?，較為有效地圈定煤火區(qū)的范圍。在煤田區(qū)域范圍內(nèi)，當?shù)叵陆橘|(zhì)具有磁性高，并同時表現(xiàn)為高阻特征時，通常為地下煤火的反映。但是，要有效地識別地下煤層自燃引起的異常，剔除干擾異常仍需要結(jié)合高分辨率遙感圖像和測區(qū)內(nèi)地質(zhì)資料等來進行綜合分析以及地面踏勘。

可以采取下述方法進行異常的快速評價與解釋：

（1）采用高分辨率遙感圖像資料，剔除地表建筑物、矸石堆等人文干擾引起的航磁異常和電磁異常。

（2）結(jié)合區(qū)內(nèi)地質(zhì)資料和遙感資料，對航空物探異常進行定性解釋，可初步區(qū)分煤火引起的異常及基巖等非煤層自燃引起的異常。

（3）對航磁、航電資料對比分析，進一步識別出地球物理前提較好的地下煤層自燃異常。通常，同時出現(xiàn)航磁異常和航電異常時，該類異常由地下煤層自燃引起的可能性最大，燃燒的規(guī)模較大且可能還在燃燒之中。當只有高電阻率異常而無航磁異常時，可能是地下煤層燃燒時間不長且規(guī)模較小，尚未達到形成燒變巖以致引起磁異常的階段；也可能是其他地質(zhì)原因引起。當只有航磁異常而無高電阻率異常時，有可能是地下煤火已經(jīng)熄滅且恢復(fù)到常溫狀態(tài)。如果和ASTER等遙感資料提取的熱異常信息進行綜合對比分析，識別煤火異常的效果更佳。

圖4-1-8 內(nèi)蒙古烏達地區(qū)L2220線綜合解釋剖面圖

（G.Schaumann計算）

（4）對經(jīng)過上述綜合分析篩選的異常進行地面踏勘檢查。在野外踏勘過程中，在異常范圍內(nèi)觀察地表特征異常，如裂縫冒煙、過火痕跡等判斷是否存在地下煤層自燃；或者進行地表紅外線測溫，根據(jù)溫度異常判斷是否存在地下煤層自燃。同時進行路線地質(zhì)踏勘，為異常解釋提供依據(jù)。

（5）在踏勘的基礎(chǔ)上，對重點航磁和航電異常進行定量計算，反演地下煤火點的深度、延伸、分布范圍等信息，甚至可以大致推斷地下煤火燃燒的發(fā)展趨勢。

（6）開展地面物探方法的精細測量與驗證。

（7）鉆探驗證。