磁西三号煤矿高温热害区井温异常调查

磁西三号煤矿高温热害区井温异常调查

0高温地温测试结果磁西三级勘探区位于邯郸峰峰矿区东部。2010年开始进行煤炭开采和地质调查。详查期间,所有钻孔全部进行了井温测量工作,发现区内2、4号煤层的原始围岩温度均大于31℃,即2、4号煤层均处于高温热害区内。且勘查区-800m水平地温最大差值达5.1℃(表1),显示区内可能存在地温异常。根据勘查资料,本区2号煤层顶板有大面积岩浆岩侵入体,为确定岩浆岩的侵入是否为导致本区地温异常的首要因素,选择57-3、59-3两个钻孔进行了近似稳态测温工作。1地质条件分析磁西三号勘查区的主要勘查对象是山西组的2号煤层和太原组的4号煤层。根据钻孔的简易测温成果,对2号煤层的地温进行统计分析,依据《煤炭资源勘探地温测量若干规定》,将煤层原始围岩温度在31℃~37℃的区域划分为一级热害区,煤层原始围岩大于37℃的区域定为二级热害区(图1)。由图1可知,勘查区2号煤层仅西部一小部分区域位于一级高温区,大部分处于二级高温区。从煤层埋藏深度上看,虽然趋势上地温随煤层的埋藏深度增加而增高,但二者的相关系数仅0.73,个别点(54-1孔)反而出现明显的背离现象(图2)。在平面位置上,54-1孔紧邻羊东矿东北部边界,羊东矿井下开采证实有多处陷落柱存在,不同的开采水平陷落柱直径为20~50m。磁西一号矿在勘探过程中,位于羊东矿东北侧的47-2孔发现一巨型陷落柱,陷落柱高度701.81m(214.24~916.05m),推算其长轴直径>130m,短轴直径>50m。据此推测,54-1孔西南侧可能存在有陷落柱,形成地热的逸散通道,致使局部地温增幅出现异常。2岩浆岩的侵入与地温梯度的变化热害来源有二个方面,一是来自于地球内部,二是来自于岩浆岩的热效应,而地温梯度的变化可以直观的反映岩浆岩的侵入对地温的影响。本区无恒温带观测资料,利用钻孔简易测温和近似稳态测温资料,划分变温带、恒温带、内热带的界线,进行地温梯度计算,描述地温的变化情况。2.1测温曲线分析根据对本区不同季节钻孔的测温成果进行统计,利用各孔的第二条测温曲线进行分析,如图3所示,区内变温段的深度平均为0~25m,恒温段的深度平均为25~45m,45m以下为内热带。2.2近似稳态测温为更好地了解勘查区地温变化情况,选择57-3、59-3两个钻孔进行近似稳态测温工作。在测量其它参数以前和以后各测一条井温曲线,之后间隔12、12、24、24各测一条井温曲线,其72h后所测得的井温基本上与钻孔原始围岩温度相同(图4)。2.3平均地温梯度根据本区近似稳态测温钻孔测温曲线,在同样的深度同样具有明显的拐点。因此,本区以垂深35m作为恒温点的深度,以当地最近十年的平均气温15.8℃为恒温点的温度,利用57-3、59-3钻孔的近似稳态测温资料对简易测温钻孔底温度进行校正,以各孔的中性点、校正后的孔底温度计算本区平均地温梯度(表2)。从上表可以看出,本区地温梯度1.8~2.6℃/100m,平均2.1℃/100m。2.4地质构造演化(1)勘查区为单斜构造,地层倾向东北,区内南北各发育一条落差500m的断层,北部为F24断层,倾向北西,走向北东,南部为F7断层,走向由近东西向转为北东向,倾向南东。由图1可以看出,小于37℃的一级高温区分布在F24、F7断层之间的次级构造发育部位,次级构造的存在可能成为了地温逸散的通道。(2)区内除54-1孔2号煤层顶板没有发现岩浆岩侵入外,其余均发现在岩浆岩侵入,侵入厚度57-1孔最薄为0.73m,57-7孔最厚达14.28m(图5)。由表2及图5可见,随着岩浆岩侵入厚度的增加,其地温梯度也逐渐增高(57-3孔相对异常)。3高温热害区地温浓度特征本区地温梯度在1.8~2.6℃/100m,平均2.1℃/100m,小于3℃/100m,不存在地温异常区。区内地温梯度的变化范围与峰峰煤田基本一致,高温区的出现是由于煤层埋藏深度的加大和岩浆岩侵入带来的附加热效应而导致地温增加所致,即本区为以地温正常为背景下的高温热害区。(3)本区勘查钻孔的终孔层位大多位于4号煤下,仅57-7、56-7孔终孔层位为9号煤下,57-3孔终孔层位为奥陶系。由表2可以看出,57-7、56-7两孔的地温梯度基本正常,57-3孔的地温梯度为本区的极值(2.6℃/100m)。由于该孔与下伏的奥陶系含水层沟通,而本区奥陶系石灰岩含水层埋藏深度在1200~1800m,奥灰水处于相对