【正文】 104m2，燃燒煤層為 16 號 煤 。 104m2，燃燒煤層為 9 號煤 。 104m2，燃燒煤層為 16號煤 。 104m2。 四 、煤田火區(qū)燃燒現(xiàn)狀 本次火區(qū)詳細(xì)勘查通過地表調(diào)查、物探工作，從整體上查清了工作區(qū)內(nèi)煤火的燃燒現(xiàn)狀、燃燒程度及空間分布情況。關(guān)閉小井后，對地表所有井口進(jìn)行填埋，在井田內(nèi)地表雖然基本看不到煙霧，但有多處調(diào)查點(diǎn)有硫磺析出現(xiàn)象內(nèi)蒙古自治區(qū)桌子山煤田 白云烏素礦 區(qū) 烏海海南小窯關(guān)閉區(qū) 火區(qū)詳細(xì)勘探 報告 44 并伴有較強(qiáng)烈的煤煙味，說明井下火區(qū)仍然存在。 四 、人為因素： 本區(qū) 在過去亂采亂挖， 井口 較 多， 加之煤層埋藏淺， 僅 5～ 20m，地面采空區(qū)塌陷裂隙多， 地表開挖和采坑部位回填不利， 采空區(qū)浮煤多，煤垛煤柱留設(shè)較大。 上覆巖層：上覆巖層厚，煤層埋藏較深，煤體的風(fēng)化和氧化只能與節(jié)理、裂隙、孔隙中的氧氣發(fā)生作用，煤層的氧化聚熱自燃受到很大的限制，而且煤層與其燃燒所必須 氧氣受到上覆地層的隔離，煤層不易發(fā)生自燃。區(qū)內(nèi)煤層露頭及淺部煤層均位于地下水位以上，為煤火燃燒提供了便利通風(fēng)供氧條件。 ㈢地質(zhì)因素 地質(zhì)因素主要包括潛水位、地質(zhì)構(gòu)造、煤層上 覆巖層等。 據(jù) 白云烏素 礦區(qū)已開發(fā)的煤礦實(shí)際資料分析，采出的煤堆放 4～6 個月即開始自燃，特別是雨后更易自燃，故煤礦產(chǎn)出的煤，應(yīng)該注意堆放方式，縮短存放時間，避免煤的自燃。 ㈠煤層的自燃傾向性 煤的自燃傾向性主要決定于煤的變質(zhì)程度，據(jù)以往地質(zhì)資料及前人研究，煤的變質(zhì)程 度越高，自燃傾向性越低，但煤層出露于地表或經(jīng)開采后與外界空氣相連，經(jīng)長期風(fēng)化、氧化，煤的物理特性和化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，成為易自燃狀態(tài)。 照片 9 火區(qū)裂縫與塌陷 內(nèi)蒙古自治區(qū)桌子山煤田 白云烏素礦 區(qū) 烏海海南小窯關(guān)閉區(qū) 火區(qū)詳細(xì)勘探 報告 42 照片 10 燒變巖 二、著火原因 煤是一種可燃有機(jī)巖，煤層自燃是由煤自身的燃燒特性和外部條件所決定的，當(dāng)滿足煤燃燒條件時，煤層就會發(fā)生自燃。 燒變巖 煤層周圍巖石在高溫烘烤作用下，常發(fā)生脫水、氧化、熔融、碎裂和重結(jié)晶作用 ，改變了巖石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造，形成不同變質(zhì)程度的燒變巖 （見照片 10） 。由于火區(qū)內(nèi)溫度高，巖 石的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，導(dǎo)致巖石破碎，形成大量的裂縫；同時，由于煤內(nèi)蒙古自治區(qū)桌子山煤田 白云烏素礦 區(qū) 烏海海南小窯關(guān)閉區(qū) 火區(qū)詳細(xì)勘探 報告 41 層燃燒后形成空洞，導(dǎo)致上部的巖石冒落形成地表塌陷，地表裂縫和塌陷溝通了燃燒的煤層與外界空氣的接觸，為煤層燃燒繼續(xù)發(fā)展提供了更充分的通風(fēng)供氧條件，隨著裂隙、裂縫密度增加，火區(qū)也逐步向深部發(fā)展。地表熱異常和煙氣，是野外火區(qū)調(diào)查的主要依據(jù) （見照片 8） 。 ㈡火區(qū)地表特征 內(nèi)蒙古自治區(qū)桌子山煤田 白云烏素礦 區(qū) 烏海海南小窯關(guān)閉區(qū) 火區(qū)詳細(xì)勘探 報告 40 火區(qū)地表指示特征是火區(qū)野外調(diào)查和火區(qū)圈定的重要依據(jù)，表現(xiàn)為明火、熱異常、有害氣體、青煙、裂縫、硫磺（硭硝）析出、燒變巖及植被枯死等。 ㈠火區(qū)燃燒特征 火區(qū) 現(xiàn)場 勘查發(fā)現(xiàn)，煤火 處 一般沿裂縫、塌陷坑 、采坑 及 廢棄井口 部位 見有青煙、硫磺析出、高溫輻射 ，燃燒強(qiáng)烈一些 的 ，大多可見到明火、大量的青煙、強(qiáng)裂的刺鼻氣味 (SO2)，局部見燒變巖。 燃燒深度主要依據(jù)地表標(biāo)高及各煤層 底板標(biāo)高推斷求得。燃燒造成煤層及頂板形成烘拷帶，形成比煤層厚度大許多的燃燒厚度。本次勘探圈定影響邊界的原則為活火區(qū)范圍外推 20m， 并綜合煤層走向、煤層露頭將被火區(qū)影響的范圍。 先根據(jù) 測氡氡元素累計(jì)量異常圈定 活火 區(qū) 或隱伏及半隱伏火區(qū)范圍；然后根據(jù) 熱紅外測溫溫度異常能大致圈定高溫區(qū)與低溫區(qū)， 最后根據(jù)自然電位差、梯度變化的磁測異 常圈定煤層熄滅帶與燃燒帶（吸附水蒸發(fā)帶）的邊界，另外參考地形走向、煤層露頭，綜合圈定活火區(qū) 燃燒 范圍邊界。全區(qū)資料齊全，解釋方法正確，成果可靠。 平面成果 對比各曲線 異常形態(tài)，結(jié)合地質(zhì)調(diào)查成果，劃分 D2 線火區(qū)范圍在 250～ 480號間； 其他測線解釋與 D2 線相同（見剖面曲線圖） 。 （ 4）磁測 異常 區(qū)內(nèi)煤層主要沿溝邊、廢棄巷道和煤層采空區(qū)自燃，隨著向覆蓋區(qū)延伸 ,通風(fēng)供氣條件變差 ,煤層自燃隨之變?nèi)醪②呌诩鉁?,對應(yīng)的燒變巖磁性隨之變?nèi)?,故一般在溝邊燒變巖出露區(qū)觀測到的磁異常幅度較大 ,多為尖峰的鋸齒異常；而在自燃邊界附近，因燒變巖有一定的埋深 ,則觀測到幅度相對較小的園滑異常。劃分火區(qū)。 （ 2）測溫 異常 從圖中可以看出， 火 區(qū)上方溫度明顯偏高。如圖中 250～ 480號區(qū)域，氡的數(shù)量達(dá)到 10 以上，與正常區(qū)形成明顯差異。現(xiàn)以 D2線為例予以以說明。地面上的輻射溫度高達(dá) 443 oC。燃燒煤層為 16 煤，煤層傾角 9～ 12 o。在煤層露頭處也出現(xiàn)過煤層自燃。未 封閉的廢棄井口 ,增強(qiáng)了燃燒煤層的供氧條件，使地下煤層燃燒更加強(qiáng)烈，井口熱浪明顯，輻射溫度高達(dá) 287℃。燃燒煤層為 9 煤，煤層傾角 10 o。照片 13 為 采坑、露頭、裂縫處 ，可見到明火點(diǎn)及大量的青內(nèi)蒙古自治區(qū)桌子山煤田 白云烏素礦 區(qū) 烏海海南小窯關(guān)閉區(qū) 火區(qū)詳細(xì)勘探 報告 33 煙；在剝離底板上的鉆孔內(nèi)，輻射溫度高達(dá) 248 oC，底板上有裂縫、火洞輻射溫度都很高，一般在 180 oC 以上，火區(qū)處于燃燒狀態(tài)。 表 331 火區(qū)明火點(diǎn)坐標(biāo)一攬表 點(diǎn)號 坐 標(biāo) 溫度 備 注 X Y 1 4367751 36411242 245 高溫燃燒點(diǎn)，廢井口 2 4367398 36411750 167 露頭點(diǎn)，高溫燃燒，有熱氣 3 4367131 36411121 247 有硫化氫氣味， 采 坑 4 4367080 36411071 133 有硫化氫氣味，廢 井口 5 4366772 36411384 78 有硫化氫氣味， 塌陷坑 6 4367504 46414547 443 高溫燃燒點(diǎn) ， 廢井口 7 4367226 36414668 174 有硫化氫氣味， 裂縫 8 4366599 36414687 89 有硫化氫氣味， 采坑 火區(qū) 1：位于白云烏素礦區(qū)的北東側(cè)，大部分在東風(fēng)前礦八號井，少部分位于烏海市海南區(qū)東山 2 號井，燃燒煤層為 16 煤，煤層傾角10 o。自然電位布置的測線大部分都是采空之后燃燒造成塌陷區(qū)，根據(jù)電位差剖面和野外調(diào) 查及其它物探手段，大致圈出活火區(qū)范圍。當(dāng)?shù)叵旅簩尤紵龝r，隨同吸附巖層中的水離子，通過巖層中的孔隙、裂隙或破碎帶到達(dá)地面，使火燒區(qū)水離子濃度增大，形成明顯的電位差。在地表準(zhǔn)確的測量氡氣濃度的大小，就可圈定活火區(qū)的范圍，推斷煤層的燃 燒狀況。 氡氣在巖層中的運(yùn)移，受巖層中的孔隙度、溫度、壓力、地下水等諸多因素的控制。因而煤系地層中的泥巖、炭質(zhì)泥巖及煤矸石中放射性元素的含量相對較高。 測氡異常分析 煤田火區(qū)蔓延沿廢棄巷道最快，在傾向上隨著深度增加，地表上火區(qū)的特征很不明顯，或基本沒有，對于這樣的隱伏或半隱伏火區(qū)邊界的圈定，同位素測氡是較為有效的方法，效果良好。 測溫異常分析 地下煤層燃燒產(chǎn)生的熱量，一方面沿裂隙（裂縫）向地表逸出，內(nèi)蒙古自治區(qū)桌子山煤田 白云烏素礦 區(qū) 烏海海南小窯關(guān)閉區(qū) 火區(qū)詳細(xì)勘探 報告 31 一方面通過巖石的熱傳導(dǎo)作用在地表形成熱異常區(qū)，與周圍地表形成熱反差，利用紅外線測溫儀測量紅外線輻射的強(qiáng)度就能得到被測物體表 面的溫度，從而探測火區(qū)范圍內(nèi)的溫度異常，大致確定火區(qū)的范圍。在煤層傾斜一側(cè)的磁測 曲線極小值點(diǎn)可定為下部邊界，而在另一側(cè)的 磁測 曲線零值點(diǎn)定為上部邊界。存在這樣的磁異常特征：熄滅帶磁異常最強(qiáng)；從熄滅帶到燃燒帶磁異常逐漸減弱；在涌出帶和蒸發(fā)帶上觀測不到磁異常。 當(dāng)溫度由高溫（居里點(diǎn)以上）降低，磁性漸漸增加，在整個冷卻過程中將獲得很 火區(qū)觀測到的磁異常就是由該溫差剩磁性所引起。頂?shù)装逯械蔫F質(zhì)多數(shù)是赤鐵礦、黃鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦等，隨著燒變巖的形成它們大部分轉(zhuǎn)變成磁性礦物。按發(fā)生發(fā)展的進(jìn)程，則煤層火區(qū)可分為五個帶： ① 吸附水蒸發(fā)帶； ② 揮發(fā)物涌出帶； ③ 發(fā)火帶； ④ 燃燒帶； ⑤ 還原熄滅帶 等。本次磁法工作的研究對象是：正常含煤區(qū)到自燃區(qū)過渡段異常與煤層自燃邊界的對應(yīng)關(guān)系。 二、異常解釋推斷 ㈠異常分析 磁異常分析 內(nèi)蒙古自治區(qū)桌子山煤田 白云烏素礦 區(qū) 烏海海南小窯關(guān)閉區(qū) 火區(qū)詳細(xì)勘探 報告 30 本區(qū)煤層一般只是沿巷道燃燒，個別地方沿溝邊燃燒。具備了 初步圈定 火區(qū)邊界的 地球物理前提。因此測溫具備了初步確定 火區(qū)邊界的地球物理前提。（針對死火區(qū)磁法反映明顯） 綜上所述，煤層燒變巖的磁性與未燒巖（圍巖）的磁性有 著明顯的差異，具備了依據(jù)磁測曲線異常特征圈定自燃邊界的地球物理 前提。 由區(qū)域地質(zhì)資料及鉆孔資料表明，測區(qū)內(nèi)無火成巖侵入，也未發(fā)現(xiàn)強(qiáng)磁性礦床。 106SI 單位，而其剩余磁化強(qiáng) 度（ Jr）常見值的平均值一般為： 1192179。煤層頂?shù)装鍘r石中雖含有大量黃鐵礦結(jié)核，但其磁性微弱。 第 三 節(jié) 物探資料解釋 一、地球物理特征 磁法 區(qū)內(nèi)各類未燒巖石磁性微弱，磁化率（ K）常見值一般在內(nèi)蒙古自治區(qū)桌子山煤田 白云烏素礦 區(qū) 烏海海南小窯關(guān)閉區(qū) 火區(qū)詳細(xì)勘探 報告 29 144π179。測氡觀測數(shù)據(jù)經(jīng)儀器通訊至計(jì)算機(jī)后，生成剖面曲線，裝訂成冊。 測溫工作利用紅外線測溫儀測量紅外線輻射的強(qiáng)度就能得到被測物體表面的溫度，形成測溫剖面，裝訂成冊。 資料整理與處理 每天磁測結(jié)束后，將 G856AX 儀器中的數(shù)據(jù)通訊至計(jì)算機(jī)，用自編程序?qū)⒂^測數(shù)據(jù)進(jìn)行日變改正，處理結(jié)束后，打印出 ΔΤ 剖面曲線。 自然電位法，每天施工前均對極管極差進(jìn)行測量 ,保證極差小于。 內(nèi)蒙古自治區(qū)桌子山煤田 白云烏素礦 區(qū) 烏海海南小窯關(guān)閉區(qū) 火區(qū)詳細(xì)勘探 報告 28 測氡采用計(jì)數(shù)累加法，每測點(diǎn)上挖坑達(dá) 30～ 40cm,再取土樣，觀測 60 秒，儀器自動存儲。 測溫法，每測點(diǎn)上挖坑達(dá) 30～ 40cm,現(xiàn)挖現(xiàn)測，現(xiàn)場記錄。 磁法野外實(shí)測數(shù)據(jù)經(jīng)儀器傳輸計(jì)算機(jī)后，驗(yàn)收人員對輸入的測線端點(diǎn)坐標(biāo)、測線起始點(diǎn)號及點(diǎn)號差 100％檢查，基本消除了人為誤差。 MN=10m 的間距實(shí)施測量，野外如若出現(xiàn)其它非異常，及時在現(xiàn)場處理或者重測。針對此儀器，氡氣濃度計(jì)數(shù)累加值觀測 60 秒，相對值較小，但能反映出背景值與正常值的界線。 首先確定本區(qū)背景值，在地表著火明顯的地方和正常區(qū)分別測量，確定火區(qū)和正常區(qū)的計(jì)數(shù)值，對部分反映無規(guī)律的異常點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測。 ⑵ 測溫工作 熱紅外測溫要求避免正午、儀器電量不足影響下，嚴(yán)格在準(zhǔn)確點(diǎn)位實(shí)測。野外記錄本中僅記錄測線點(diǎn)號與儀器存儲號的對應(yīng)關(guān)系及測點(diǎn)附近的地形、地物、燒變巖出露等情況。 d、野外觀測 用儀器為 G856AX 型高精度數(shù)字式質(zhì)子磁力儀，該儀器有自動存貯數(shù)據(jù)的功能。 c、 梯度校正 本區(qū)梯度改正系數(shù)的確定，是在原有改正系數(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)測磁測曲線的背景場進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整而得。 b、日變工作 日變站選擇在正常場內(nèi)，周圍磁性干擾小， 10m 以內(nèi)磁場梯度變化 小 于 2nT/m。 內(nèi)蒙古自治區(qū)桌子山煤田 白云烏素礦 區(qū) 烏海海南小窯關(guān)閉區(qū) 火區(qū)詳細(xì)勘探 報告 26 野外工作 ⑴ 磁法工作 a、基點(diǎn)選擇 本區(qū)選取了 3 個獨(dú)立基點(diǎn)。 該儀器具有體積小，重量輕，便于在復(fù)雜地形地貌施工，操作流程較為簡單，靈敏度高，及時獲得測量信息等特點(diǎn)。經(jīng)野外實(shí) 測，對50 米以內(nèi)的火區(qū)能夠準(zhǔn)確反映；在近距離，與高精度 水銀 溫度計(jì)對比，誤差不大于 2176。 測溫工作使用 北京雷泰光電技術(shù)有限公司 生產(chǎn)得 RaytekST18紅外 溫度計(jì) 。生產(chǎn)之前進(jìn)行了儀器自身檢測，達(dá)到了儀器使用要求。全區(qū)綜合物探方法測網(wǎng)布設(shè)較合理，較嚴(yán)密地控制了煤層火區(qū)邊界及范圍。 10m，即線距 50m，點(diǎn)距 10m。根據(jù)野外實(shí)地調(diào)查， 本次工作比例尺為： 1:5000， 以 規(guī)則的方式布設(shè)物探測線。 檢查與驗(yàn)收 在作業(yè)過程中，每個工序小組均作了 200%檢查，確認(rèn)無誤后，再交下一工序進(jìn)行，在作業(yè)過程中和結(jié)束時，分隊(duì)和大隊(duì)在野外、室內(nèi)均作了相應(yīng)檢查。 完成工作量 全區(qū)共完成測線 66 條， 剖面 線 ，調(diào)查火點(diǎn) 8 個，塌陷點(diǎn) 及 采坑 9 個，地形測繪 。 調(diào)查火點(diǎn)、塌陷點(diǎn)、 采坑、 老窯 采用手持 GPS 測量坐標(biāo)，直接上圖。 測點(diǎn)的測量布設(shè) 測定合格，可供本次測量外業(yè)使用。高程為 1956 年黃海高程系。 表 311 完成實(shí)物工作量一覽表 類別 工作內(nèi)容 工作量 收集資料 煤田地質(zhì)資料 礦區(qū)煤炭資源核實(shí)報告 野外地面調(diào)查 明火點(diǎn) 8 個 地面塌陷區(qū) 、 采坑 9 個 測量工作 地形測繪 2 工程測量 物探工作 磁法工作 66 條剖面線 、 控制 面積 . 熱紅外測溫 4818 個點(diǎn) 同位素測氡 66 條剖面線 、 控制面積 . 自然電位 法 66 條剖面線、 二、工作方法及質(zhì)量評述 ㈠測量工作 本區(qū)平面成果為 1954 年北京坐標(biāo)系，高斯投影 3186。 基本完成詳細(xì)勘探工作階段任務(wù)。 1