新疆煤田灭火工程局 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830063
摘要：本文简述了高密度电阻率法的基本原理，通过一个实例来阐述高密度电阻率法在煤田火区勘探中的应用，对反演成果进行钻探验证，对比分析，结论表明应用效果良好。
关键词：煤田火区；勘探；高密度电阻率法
1 前言
煤田火区勘探是煤火治理工作的重要环节，其为灭火工程设计和施工提供资料基础，勘探质量的好坏直接影响后续工作的准确性。目前常用的煤田火区勘探方法有自然电场法和磁法，也出现了高密度电阻率法、瞬变电磁法、地质雷达、测氡等其他勘探方法，总的来说，这些方法的应用并不多。高密度电阻率法在金属与非金属矿产、工程地质、水文地质及灾害地质、岩溶洞穴等探测领域得到了较好的应用，但是在煤田火区探测中的应用还不多。本文首先简明阐述高密度电阻率法的基本原理，在此基础上通过一个应用实例来说明高密度电阻率法在煤田火区勘探中的应用。
2 高密度电阻率法在煤田火区勘探中的应用
2.1 高密度电阻率法简介
高密度的电阻率法是仪器通过设置好的命令文件人为供电（直流电），产生直流电场（图1中A、B为供电电极），在测量电极（图1中M、N）记录电位差，每一次通电过程记录一个结果，通过数据处理得到测量电极两点间地下某一深度的电阻率值，形成图2所示的拟断面散点图，然后在此基础上进行地球物理反演，得到对应勘探线的视电阻率剖面图。
图1 高密度电阻率法原理示意图图2 高密度电阻率法原理示意图
2.2 应用实例
2.2.1 煤田火区概况
该火区位于新疆和什托洛盖沙吉海矿区，有简易砂石便道与217国道相连。所处区域地形较为平坦。火区位于背斜的南翼，其地层产状为：倾向160°，倾角42°。主要燃烧煤层为B6煤层，燃烧深度50m以浅，火区东西方向规模640m，总面积37300m2。共布设物探线11条，每条物探线长220m，网度50m×5m，火区中、东部煤层露头剧烈燃烧，中部地表有返潮、煤焦油、磷酸盐析出，地表存在高温异常区，西部地表无高温，植被生长茂盛。
2.2.2 高密度电阻率法探测煤田火区的地球物理基础
原始地层条件下，地层密实，地层电阻率的分布主要受地层岩性、构造、地层水等因素影响。当煤层着火燃烧后，煤层及围岩发生剧烈的物理变化和化学变化，与正常背景地层相比，煤层在燃烧过程中变得疏松多孔，甚至出现空洞，同时，高温烘烤致使煤层中的水分散失，导电性变差，这些因素导致地下岩层电阻率增大。由于空气动力学的作用，燃烧产生的水蒸气往煤层上部运移、冷凝，导致电阻率变低。这些过程的变化构成了高密度电阻率法探测煤田火区的地球物理基础。
2.2.3 采用的仪器和装置
采用的仪器为AGI SuperSting R8/IP电成像系统，具有支持地面、井中（跨孔）、水下、水上连续测量、自动遥控检测和起伏地形测量等特点。支持温纳排列、施伦贝格排列、偶极-偶极排列、单极-偶极排列和单极-单极排列5种排列方式。为了获得丰富的地下采集数据，本次勘探采用的排列方式是温纳、施伦贝格和偶极-偶极共3种。
2.2.4 高密度电阻率法成果及钻探验证
图3 高密度反演成果图与钻探成果对比图
以8号物探线为例说明，电阻率反演采取利用3种排列方式的数据进行综合、叠加处理，经过5次迭代反演形成视电阻率剖面图，如图3上，图3下为剖面对应位置的钻探情况，分别对4个钻孔剖面的岩性和温度进行标记。成果显示，高温燃烧深度范围为3~34m，最高温度为530℃，位于煤层上部与围岩紧邻接触处，煤层燃烧区域呈高阻特征，电阻率值1000Ω?m以上。煤层上部区域呈低阻特征，电阻率值10Ω?m以下。可见电阻率反演图中的高阻区域与地层高温区、破碎区、烧变岩特征高度吻合。
3 结语
（1）高密度电阻率法在探测煤田火区燃烧状况上具有较高的分辨率，尤其是在煤火燃烧深度的确定上，较其他物探方法更精确，但是相较于磁法和自然电场法，野外数据采集布线工作量大。
（2）高密度电阻率法探测50m以浅的煤火异常具有优势，但是直流电法对深部火源尤其是100m以深的探测还需要深入研究。
参考文献:
[1]新疆煤田灭火工程局. 煤田火灾灭火规范[S].
[2] 杨振威, 严加永, 刘彦等. 高密度电阻率法研究进展[J]. 地质与勘探, 2012.
附：
作者简介：袁宇，男，籍贯湖北松滋，1987年生，硕士，现主要从事煤田火区勘查、设计、监测监控与灭火工程评价研究工作。
论文作者:袁宇
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/7
标签：电阻率论文; 煤田论文; 高密度论文; 煤层论文; 地层论文; 排列论文; 物探论文; 《防护工程》2019年9期论文;