测氡法探测地下煤火技术研究与应用
应用同位素测氡技术探测煤矿井下自燃火源
应用同位素测氡技术探测煤矿井下自燃火源背景介绍煤矿井下自燃是一种难以避免的现象,它往往会导致煤矿爆炸或火灾,对煤矿安全造成严重威胁。
因此,及时探测和预警煤矿井下自燃火源是非常必要的。
目前,常用的探测方法包括煤矿井下气体监测、热成像监测、振动监测等。
然而,这些方法难以准确地探测出煤矿井下自燃火源的位置和温度。
同位素测氡技术是一种比较新的探测技术,它利用氡气的放射性衰变过程,通过测量氡子体的迁移速度和分布情况,来确定煤矿井下自燃火源的位置和温度。
该技术具有准确性高、灵敏度高等优点,被广泛应用于煤矿井下自燃火源的监测和探测。
技术原理同位素测氡技术的原理基于氡子体的迁移和扩散过程。
煤矿井下自燃时,火源会释放大量的氡气。
氡气会向着井壁的气孔、短缝等方向聚集,形成“氡扩散层”。
同时,氡气不断地从氡扩散层中扩散和迁移,进入更深的煤体中。
在同位素测氡技术中,会向煤体中注入一定量的氡气同位素。
氡子体会随着氡气的迁移和扩散而向内部迁移。
通过震荡或冲击煤体,引发氡子体的“逆迁移”过程,即氡子体向煤体外面迁移。
这个过程中,氡子体会遇到氡扩散层,从而进一步确认煤矿井下自燃火源的位置和温度。
应用场景同位素测氡技术主要应用于煤矿井下自燃火源的探测和监测。
它可以准确地测量煤矿井下自燃火源的位置和温度,并及时预警煤矿井下火灾的发生,减少事故的发生和损失。
技术优势与局限同位素测氡技术相比传统的煤矿井下自燃探测技术,具有以下优势:1.准确性高。
同位素测氡技术可以精确地测量煤矿井下自燃火源的位置和温度。
2.灵敏度高。
同位素测氡技术可以在煤矿井下自燃火源未爆发之前就进行探测和监测。
3.安全性高。
同位素测氡技术使用的是氡气同位素,不会对煤矿工人和环境造成影响。
但是同位素测氡技术也存在一些局限。
例如,在不同煤种或煤层中,同位素测氡技术的探测效果可能会有所差异,需要制定不同的方案。
结论应用同位素测氡技术进行煤矿井下自燃火源的探测和预警,在煤矿安全保障方面具有重要意义。
采用地面测氡法探测井下火区分布实践
学 者对分 子 “ 团簇 ” 象 、 及 其 子 体 的 自身 运 移机 现 氡
制 进行 了研究 。
在 同样 的地 质 地 层 条 件 下 , 当地 下 煤 层 发 生 氧 化 升温 或 自燃 时 , 周 围及 上 覆 岩 层 中天 然 放 射性 其 氡 的析 出率 增 大 。 由于 氡 衰 变 时 的离 子 交 换作 用 ,
3 现 场 探 测 与 数 据 处 理
常 困难 。
为人们 无法 直 接 观 测 到井 下 自燃 产 生 的 高温 区域 , 而且 自燃 引 起 瓦 斯 燃 烧 可 能 导 致 高 温 区 域 迅 速
扩展 。
自然界 存在 着 铀 、 、 3个 天然 放 射 系 。铀 、 钍 锕 钍、 锕经 过一 系 列 衰 变 均产 生 一个 在 常 温 常 压 下 以 气 溶胶形 式 存 在 的放 射 性 核 素氡 ( n 。其 中 铀 系 R )
煤 炭 自燃损 失 大量 的资 源 , 危 害着 矿 山 安 全 并 生产 , 别是 产生 有毒 有害 气 体直 接 污染 井 下 空气 , 特
恶化环 境 。治理 地 下 煤 炭 自燃 火 灾 困难 大 , 是 因 这
难 题 。 由于 井下地 质 条件及 采 空 区环 境等 复 杂 因素 的影 响 , 准确 、 快速 地确 定 隐蔽火 源 的位 置 和范 围非
法有 电离 室法 、 闪烁 室法 、 固体 径迹 法和 杯 累积测
2 测 氡 法 探 测 地 下火 源 分 布 的原 理
煤 炭 自燃 高 温火 源 区域 的探 测一 直 是一 个 重大
收 稿 日期 :0 0— 3— 1 2 1 0 3
测氡技术在探测地下火区范围中的应用
中会导致 氡气的浓度发生变化 , 在这个前提条件下 , 作者 以水泉煤 使用这种测氡技术需使用高灵 敏的热释光片 ,即 T L D片。将 矿为例 , 对地面 d杯测氡技术 、 长期 累积测氡技术和浅孔测温技术 T L D片利用分组 的形式做 成双卡的形式 ,一 组用 于接 收 、 p和 等 方 法来 确定 地 下 火 区范 围 的应 用 进行 具 体分 析 。 射线 , 另外一组则负责接收 B和 射线 , 并在集气杯 中悬空 , 然后置 1地 下火 区氡 气浓 度 差 异 的因 素分 析 于深度为 4 O 厘 米 的 大坑 中进 行 积 累 , 1 O天之 后 取 出 , 利用 U D 一 5 1 2 1 . 1煤 层 中铀含 量 的差 异 型的热释光测量仪进行测量。 在沉 积 岩地 质 条件 下 , 都含 有 不 同程 度 的放 射性 元 素 铀 。铀 元 2 . 3测 温 技术 这种 方 法需 使 用 规 格 为 MF 5 1 的T L感温 元 件 探 头 ,并 放 置 在 素 的半 衰期 长 达年 1 0千 万年 , 所 以依然 存在 于现 有 的岩 石 中 。 因为 岩 石 的性 质 不 同 , 导致 其 中铀 的含量 也 有 很 大差 异 。 通 常 情 况下 , 其 深度约为 2 0 0厘 米 的 孑 L 中, 经过 8 小 时之 后 , 使用规格为 Y M一 1的 中 的粘 土含 量 越大 , 那 么 其 中放 射 性 核 素 的含 量 也会 增 加 。如果 岩 测温仪器进行探测。 在使用测温技术需要对不同时间和不 同地形上 石 层 是在 还原 条件 下 形 成 , 那 么 它 的颜 色 就会 略 深 于 其他 岩 层 。在 的温 度差 异 因素 进 行综 合 考 虑 。 这种情况下 , 虽 然正 价 8的铀 离 子会 还 原 成 正 价 4的 铀 离 子 , 但 是 3测 量 结果 分 析 很难被溶解 , 所 以在分离之后就会发生沉淀。 另外 , 黑色的岩层中含 在测氡探测 自然发火危险区域 的工作中 , 利用计算机软件对原 有 大 量 的有 机 胶 体 , 会 吸附 铀 等 放射 性 元 素 。 当这 些 胶体 产 生 沉淀 始数据进行一系列处理后 , 可绘制 出疑似火 区中心范围图和异常值 时, 其 中 的放射 性 元 素 也会 随 之被 储存 。 所 以岩层 的颜 色越 深 , 其 中 立体图 , 这样许多信息可 以从 图中直观地反映出来。 的铀 含 量 就越 多 。 利用 计 算机 软 件 对探 测 原 始 数据 进 行 相 应处 理 , 绘 制 出疑 似 火
测氡技术在探测地下火区范围中的应用
测氡技术在探测地下火区范围中的应用刘洪福 程小平 白春明(山西矿业学院,太原 030024)0 引言矿井火灾(外因火灾和内因火灾)给国家资源及矿井生产带来巨大的经济损失,甚至威胁着井下工作人员的生命安全,也是煤矿五大灾害之一。
内因火灾又称煤炭自燃,其特点是火源隐蔽,不易扑灭。
由于无法探测出火源的准确位置与范围,给彻底有效地根除火灾带来很大的困难。
就目前所采用的措施有时也难以注销火区。
因此在地表探测地下煤层自燃的位置与范围,有目的的采取灭火措施,迅速准确地消除火害一直是人们急需解决的难题之一。
本文以地下煤层自燃有可能产生氡气浓度差异为基础,采用地面α杯测氡法,长时间累积(TLD)测氡法及浅孔测温法探测地下火区的位置与范围,并通过分析与计算它们的相关性,最后提出用测氡技术探测地下煤层自燃的位置与范围的可行性。
1 地下煤层自燃产生氡气浓度差异的分析1.1 煤系地层铀含量沉积岩不同程度的含有23892U,23290Th,23592U等放射性核素。
由于它们的半衰期很长,均在108-1010年之间,所以都赋存于目前的岩石中。
沉积岩中不同岩性含放射性元素变化较大,即随着粘土含量的增加,放射性核素含量也增加。
此外,颜色较深的岩层通常是在还原条件下生成。
在这种条件下,U+8被还原成U+4,U+4却很难被溶解,因而从溶液中被分离出来而沉淀。
黑色沉积岩中往往含有大量的有机胶体,由于铀、钍能被吸附其上,当有机胶体沉积时,便把这些元素带到沉积岩中储存起来。
因此,颜色较深的沉积岩比颜色较浅的沉积岩放射性核素要高。
表1 氡析出量与生成量比值温度℃100200300400500600700800900α(%)0.0630.4740.925 1.31 1.55 1.84 2.8111.638.51.2 煤炭自燃可增大射气系数含铀岩石的射气系数随着温度的升高而增大,而且温度越高,作用的时间越长,岩石所析出的氡越多。
A.Hukutuh所做的含铀矿石随温度变化氡析出的实验,在室温下,一天内氡析出量与生成量之比(α)仅为0.02%,在3小时内不同温度的结果见表1。
同位素测氡技术在矿井火区探测中的应用
s a f e t y p r o d u c t i o n wa s e l i mi n a t e d i n B u l i a n t a Co a l Mi n e . Ke y wo r d s:i s o t o p e r a d o n me a s u r e me n t t e c h n o l o g y;d e t e c t i o n o f i f r e a r e a ;ma n a g e me n t o f ir f e a r e a
Ab s t r a c t :Ac c o r d i n g t o t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f s h a l l o w b u i r e d c o a l s e a ms a n d s u r f a c e w i t h n o v e g e t a t i o n i n B u l i a n t a C o l a Mi n e,t h e i s o t o p i c r a d o n me a s u r e me n t t e c h n i q u e w a s u s e d t o d e t e c t t h e mi n e i f r e s o u r c e .T o t h e r a d o n a n o ma l y r e g i o n,b y t a k i n g t h e i n t e g r a t e d i f r e c o n t r o l me a s u r e s ,t h e h i g h t e mp e r a t u r e z o n e i n g o b wa s c o n t r o l l e d, t h e a c c u r a c y o f r a d o n me a s u r e —
测氡法探测煤层自燃火区
了在热梯 度作用下 的氡气运 移模式 , 且用此 模式来解释
大 范 围内氡 气 的运 移 。B A. k t u . Hu uk h曾做 过含 铀矿 物 随温度析 出氡 的试验 , 实验表 明 : 在室 温下 , 一天 内氡
2 0世纪 5 0年代 , . . 林 曾提 出, 温度梯 度 的 R E科 在 作用 下 , 多孔介质 内部流体 将从较 热 的地 区向较冷 的区 域 流动 。Mo r a eo和 F i el ( 9 7年 ) 出 go C mp r lhrJ 17 s 2 提
索 , 为测氡 法是一 种快速 、 认 有效 、 济 的方 法 。它可 以 经 迅速 、 准确 的从地 面圈定 火 区的平 面位 置 和 范 围 , 而且 受地 形 、 温度 、 气候 等影响较 小 , 是一 种值得探 讨和研究
降到最低。之后又随着介质温度的升高 , 各点处的氡浓
度 又开始上 升 , 6 ℃时 出现 第 二 个峰 值, 着氡 浓 度 在 8 接 又急 剧下降 . 7℃时 下降趋 势 变得 平缓 在 2 之后开 始 近 似稳定 的缓慢 上升 。对此现 象 的解 释是 : 第一次峰值 出
铀 、 能被吸 附其上 , 钍 当有机 胶体 沉积 时 . 便把这些 元素
4 氡探 测煤 自燃火 区的理论基础
煤 自燃是 矿井灾 害之 一 , 严重威 胁着煤矿 的安全生
产 和煤炭资 源 , 如何 有 效 圈定 自燃 火 区 的范 围 , 采取 是 针对 性封堵 火 区和灭火 的前 提 , 们经过多 年实践 和探 我
自从 2 0世纪初 发 现氡 以来 , 人们 对 氡物 理化 学性 质、 运移 和析 出原理 等都有 许 多 不 断的认 识 和探 索 , 并 且 把与氡有 关 的各 种探 测方法应用 到 了许 多领域 中如 : 铀 矿勘查 、 中长期地 震 监 测预 报 、 气勘 查 、 油 地质 找矿 、 地 震预报 、 田陷落柱 的勘 查 等各 个方 面。 煤
测氡法在煤矿中的应用现状及前景展望
氡是放射性气体 , 不仅存在于大气 中, 而且也 存在于煤矿井下开采空间。 0 2 世纪 8 年代 , 0 煤炭 科 学研 究 总 院重 庆研 究 院先 后对 东 北 、华北 、 中
结合井下氡气的来源可知影响井下氡气析出 的主要 因素如 下 :
( ) 岩层 中放 射 性元 素 的 含量 。矿 井氡 浓 1煤
度 与被 揭露 的煤 岩层 的铀 含量有 密 切关 系 。
() 2 煤岩层 孔 隙 、 隙发 育程 度 。 岩层 中的 裂 煤 氡 是通 过孔 隙 和裂 隙向矿 井 中逸 散 的 ,矿井 开拓 后, 由于 巨大 的压 力差 , 迫使 距巷 道 和工作 面 几米 到几 十米 范 围 内的氡 , 向巷 道和 工作 面方 向运 移 , 显然 , 裂 隙越发 育 , 移 的速度 和通 过 的量就 可 孔 运
中 的应 用 前景进 行 了展 望 。
( ) 质构 造 的影响 。煤矿 中地 质构 造复 杂 , 3地 断层 多 。岩体 破碎 、 隙发育 的陷落柱 、 层等 地 裂 断
带, 有利于氡的析出和积累 , 聚集了高浓度的氡 , 它们在扩散等作用下向四周运移 ,因此靠近这些 地 方 的工作 面氡 的析 出率必 然偏 高 。
原 、 东 、 南 、 北 等 地 区 的多 个 矿 井进 行 了有 华 西 西 关氡 及氡 子体 的含 量 测定 ,证 明了我 国煤矿 井 下
不仅有氡 的存在 ,而且部分矿井氡及其子体 的潜 能值 也较 高 。 是镭 直接 衰变 而成 的放 射性 气体 , 氡 同时氡易 溶 于水 。而镭 又是 由铀 衰变 而来 , 因此 , 有铀 的地 方就 会有 氡 , 有水 的地 方也 存在氡 。 煤矿 中氡主要来源于井下的煤岩以及地下水 。煤矿 ]
氡气测量在地热资源勘查中的应用浅析
氡气测量在地热资源勘查中的应用浅析摘要:本文主要介绍了氡气测量的基本原理和工作方法,展示了该方法在地热资源勘查中的应用效果,并对其在地质解释过程中遇到的一些影响因素进行分析研究,表明测氡可作为一种有效的辅助手段,对地层构造的定性分析有着良好的效果。
关键词:氡气测量、地热资源勘查、影响因素分析1.引言随着当今社会人们环保意识的加强,城市建设中对地热资源的开发利用越发重视。
地热资源是一种多功能的自然资源,它集热能、水和矿产于一体。
地热资源勘查的核心就是在满足地热地质条件的工作区内寻找断裂构造的位置。
一般来说,富含地热资源的区域必须具备“源、通、储、盖”四个基本条件,即深部具有热源及水源供给,下部具有热水通道,中间有较好的储水条件,上部有较好的覆盖层。
其中,流通条件是重中之重,也就是在深部热水有无上升的通道,即工作区内是否具有一定规模的断裂构造。
现阶段我国对地热资源的勘查主要采用可控源音频大地电磁法,该方法获得的二维视电阻率断面图较为直观,是推断地层构造情况的主要依据,可对断裂的倾向、倾角等作出大致判断。
而物探成果往往具有多解性,仅仅靠一种方法往往具有局限性,而氡气测量作为一种放射性物探方法,在勘查时有着不错的地质效果,可作为一个很好的补充方法。
2.氡气测量地质基础与工作方法地热勘查中的氡气测量以222Rn为示踪元素,它广泛分布于岩石、土壤、空气和水中,既易溶于水又可吸附于固体表面。
自然界中的222Rn主要来源于238U的衰变,各种岩石中的238U不断衰变产生的222Rn,其中一部分仍然被束缚在岩石中,一部分则逸散到上覆岩土的孔隙以及大气中,成为自由气体。
当地层中存在岩溶、节理裂隙、断裂破碎带等构造时,使得放射性气体更容易溢出,而构造本身也是地下水和气体良好的储存场所和运移通道,较深部的氡气亦将沿这些通道集中运移和扩散,从而其上覆土层孔隙气体中氡含量出现异常,借此可推断隐伏断裂的分布。
野外氡气测量主要通过测氡仪来完成,测氡仪主要由抽气管和测量操作台两部分组成,抽气管除了完成抽去地下气体或者水样脱气任务外还将起到存贮收集氡子体的功能。
测氡法和瞬变电磁法在探测煤矿采空区的应用
置 , 重影 响 当地 的经 济 建 设 , 严 引发 地 质 灾 害 , 大 给 矿 的开 采 及 其 他 的工 程 建 设 带 来 了 灾 难 或 经 济 损
失, 因此 探测 采 空 区就 成 了地 质勘 探 的一 个 重 要 任
来的物理特性 , 使其 电阻率急剧下 降。这种变化程 度正比于松散 的裂隙 、 孔隙 中的含水强弱。煤层被
氡法是氡气测量方法中一种静态、 累积的测氡方法 , 其原 理是 将 活性炭 吸 附器 埋 于 地 下 一段 时 问 , 出 取 吸附器 , 并将吸附器放人仪器测量其氡的衰变 子体 放射 出伽 马射 线 的强度 , 而 了解 氡气 浓度 的高 低 。 从 这为在地球表面通过研究氡气浓度的高低来了解地 球深 部信 息提 供 了理论 基础 。
2 瞬变 电磁方法
瞬变 电磁 法勘 探 , 物 理 前提 是 岩 层 与采 空 区 其
向南西 , 角 3 ~ 。 基本上为一伴有宽缓 波状褶 倾 。 8, 皱 的单斜 构 造 。
空洞 、 隙疏松 带 之 间 存 在较 大 的 电性 差 异 。通 常 裂
情况下 , 电阻率值 以采空 区( 视 空洞) 为最 高, 其次 是石灰 岩 、 煤层 , 岩及 冲水 岩溶裂 隙 岩层 为最 低 。 泥
低。区内最高点位于探测 区东南部 , 海拔 1 2 7m, 3 最低 点位 于工作 区西 部 沟谷 底 , 拔 112n, 大 海 5 l最
相对 高差 15m。探 测 区位 于 马兰 向斜 的 东 翼 , 6 受 新华 夏系 泰 国山式 断裂 的控 制 。地 层 走 向北 西 , 倾
采 空后 , 在煤层 上 下岩层 间形 成 一定 的空 隙 , 坏 了 破 岩石 的完整性 和连 续 性 , 该 处 电阻 率值 明显 高 于 故 周 边完整 岩石 处 的 电 阻率 , 现 出 明显 的局 部 高 阻 表
测氡法在探测煤层高温异常区域的应用
煤
炭
工
程
测 氡 法 在 探 测 煤 层 高 温 异 常 区域 的应 用
赵 亚军 ,钱 倩 ,史过平 ,王挨喜 。
(.内蒙古科技 大学 矿业 工程学院 ,内蒙古 包头 1 2 .神华乌海 能源有 限责任公司 ,内蒙古 乌海 3 .内蒙古煤矿安全监察 局 ,内蒙古 呼和浩特 04 1 ; 100 063 ; 10 3 0 0 ) 10 1 1
1 采煤 工 作面概 况
公乌 素煤 矿 ,位 于乌海 市海南 区公 乌 素镇 ,属 桌 子 山
煤 田南 部 , 1o 6 4综 放 工 作 面 地 面 标 高 +13 m,井 下 标 高 20
的速度 ,因此 能够在地表形成较高 的氡异 常。 3 由于温度场 的存 在使得水 温升高和水 的矿化程度 增 ) 大 ,这两点 降低 了氡 在 水 中的溶 解 度 ,从 而解 析 出氡 。
要 原 因 。在 同一 压 力 梯 度 作 用 下 ,岩 体 孑 隙 越 大 ,氡 的 渗 L
释放 出来 的能量来反 映地 球体 中核 素含量 及其 活动 形式 与
衰 变 类 型 ,这 就 是 核 探 测 技 术 的 基 础 。 由 于 氡 在 衰 变 过 程
流速度及氡析 出通量密度越大 。
性 为 二 类 自燃 煤 层 。工 作 面 上 部 为 小 窑 采 空 区和 9 、1 2 煤 层 工 作 面 采 空 区 ,工 作 面 离 地 面 较 近 ,工 作 面 回采 时 采 空 区 裂 隙 直 达 地 表 。为 了 对 其 内部 发 火 情 况 进 行 深 入 了 解 ,
采用测氡法探测井 下采 空区高温区域 。
2 测氡 测 高温 的原理 及影 响 因素
测氡法探测井下火区的推广
测氡法探测煤层自然火区的推广矿井火灾是煤矿的主要自然灾害之一。
而煤炭自燃又是矿井火灾的主要形式,在我国国有重点煤矿中,大多数矿井都存在自燃发火的危险。
近年来,公司各矿井综采放顶煤技术得到大力的推广和应用,使煤矿生产效率大幅提高,但该方法冒落高度大、采空区遗留残煤多、漏风严重,使得矿井煤炭自燃发火频繁发生。
煤炭自然发火预测预报,根据煤自然发火过程中出现的征兆和观测结果,判断自燃,预测和推断自燃发展的趋势,以便及时采取有效的防灭火措施,避免造成资源、设备甚至生命损失,保证安全生产。
目前,国内外煤炭自燃火源探测方法主要有:温度(辐射能量)法,包括红外测定法或围岩温度测定法;磁探法;电阻率法;气体测量法;无线电波法;地质雷达探测法;遥感法;计算机数值推测法;同位测氡法。
各种方法都有自己的优缺点和使用范围。
红外探测法主要应用于较近距离自燃火源的探测;磁探法、电阻率法、遥感法主要适用于煤田自然发火火区且火源温度较高火区的探测;气体测量法能确定高温区域的温度,但不能准确地确定高温区域位置和发展变化速度;无线电波法、地质雷达法和计算机模拟法仍在试验阶段。
同位素测氡法不受地形影响,探测深度大,可达到500-800米深处,能够精确探测煤层自燃火源位置,操作简便、投资少、速度快、不仅能给出火源的位置范围,而且能给出火势发展趋势及温度值。
是当前比较成熟的煤层自燃火源位置探测技术。
一、测氡法探测煤自然火区的基本原理自从20世纪发现氡以来,人们对氡物理化学性质、运移和析出原理等都有许多不断认识和探索,并且把与氡有关的各种探测方法应用到了许多领域中如:铀矿勘查、中长期地震监测预报、油气勘查、地质找矿、地震预报、煤田陷落柱的勘查等各个方面。
原子核由质子(Z)和中子(N)组成,这两种粒子统称为核子。
原子核内质子数和中子数之和称为核子数(A),凡质子数相等但核子数不等的核素称为同位素。
质子数的核素都是不稳定的,属于放射性核素。
自然界中有些核素的原子核能自发地产生变化,从一个核素的原子核变成另一核素的原子司核,并伴随放出射线,这种现象称为核变。
同位素测氡法探测火源位置在柴里煤矿火区治理中的应用
第 2 6卷
第 3期
山 西 煤
炭
V0 . 6 No 3 12 .
S . 2 6 ep 00
20 0 6年 9月
SHANXIC0AL
同位 素测氡法探测火源位置 在柴里煤 矿火 区治理中的应用
隋 涛 潘跃 飞 , 剑 明 , 邬
震 及火 山喷发 等 地球 动 力 现象 。氡 为 放 射 性核 素 , 衰变 时放 出能量 , 可作 为信 息被 检测 出来 , 反映 地 它 球 体 内核 素 含量及 其 活动形 式 与衰变 类 型 。研 究表 明 , 随着介 质温 度 的 升 高 , 出 率增 加 , 区或 高 氡 析 火 温点 上部氡 的离 子交 换 速 度 加快 , 以及 地 下水 的 拖 气 效 应 , 得氡 的放 射性 活度增 加 而产 生氡 异常 , 使 以 此 做 为探测 火 源的基 本原 理 。
存环 境 , 也逐渐 引起 了人 们 的重视 。由于煤 炭 自燃 , 造成 煤矿 开采 部 署 的破 坏 , 致 矿 井 提前 报 废 。煤 导
矿 自燃 火 灾 , 我 国显得 尤为严 重 。 在 由于 煤 矿 自燃 火灾 的火 源 隐蔽 , 灭 火 工作 带 给 来 困难 , 在人 力 和物 力 方 面 付 出很 大 代 价 , 并 因此 ,
存在 于 土壤 、 岩石 及 煤 系 地 层 等介 质 中 。其 中铀 系
的衰 变产 物 氡 ( n , 放 射 性惰 性 气体 , 特 殊 的 R )属 它
地 球 化学 性质被 广 泛 应 用 于 评价 地 热 资 源 、 究 地 研
因大地 杂 散 电 流 、 场 等 于 扰 因 素 多 , 测 精 度 很 磁 探 低 ; 红外线 热成 像仪 在井 下探 测采 空区 高温热 源 , 用
测氡结合红外热像探测煤矿火区范围的应用
但成本较高。测氡法会 由于地形的影响而增加工作 量, 而红 外探 测 法 的 测 量深 度 较 小 。经过 详 细 的分
析与 现场 考察 , 次 火 源 范 围 圈定 决 定 采 用 红 外 探 本
测技术 与 测氡 技术 结合 完成 。
1 1 测 氡技术 .
自然 界 存 在 三 种 天 然 同 位 素 氡 , 2 n( a 22R R .
l 煤 层 火 源 探 测 技 术
目前 , 火 区火 源探 测 方法 主要 有磁 探 法 、 煤 电阻 率测 定 法 、 感 法 、 外探 测 法和 测氡 法 等技 术 。磁 遥 红
收 稿 日期 :0 9— 6—2 20 0 5
相 近时 , 氡气 的迁 移 是与 岩层 的破 碎程 度 、 隙的发 裂 育情 况 , 温度 和压 力成 正 相关关 系。煤 层燃 烧 时 , 使
陕
西
煤
炭
2l 0 0年
12 红 外热像 技术 .
红 外热 像 仪 能够 实现 远距 离和 非 接触 测 量 , 直
大, 对煤层进行全面的测氡 布置耗费的时间和资金 将会大大增加。而红外热像技术又很好地控制了探 测的范围。两种技术相辅相成 、 互相弥补也正好符 合 该煤 矿 的实 际情 况 。
井在 + 5 水 平 相 对 瓦 斯 涌 出 量 为 6 . 4 m / , 4 0m 6 8 t
探测法和电阻率测定法适合矿井投产之前的火源探 测, 而探 测 已经投 产 的井 田火 区 会 受 到 电器 设 备 的
影 响 , 确度 不高 。遥 感法 适 合测定 较 大 面积火 区 , 准
2 0R 2 n分析 地 层 中存 在 的 温度 异常 。
勘 探 工作 。主 要方 法是 测氡 技术 与 红外 热成 像 仪相
测氡法在确定煤矿地下火区中的应用
纵1
纵2
纵3
700
31 29
线 线
600
500 22 线 20 线 400
31 线 29 线 22 线 20 线
15 线 300
15 线
11 线 200
11Байду номын сангаас线
0 100 200 300 400 500 600 700 800
纵1
纵2
纵3
点号 /m
图 2 测区氡值平面等值线图
从下页图 3 中可看出,测区中部从西向东有一 条宽达 100~200 m 的氡异常高值带,带内连片分布, 规模大、氡值高。表明火区已发展到一定规模。除此 之外,测区北部边缘偏东一带,零星分布有 5 个氡值 异常区,规模相对较小,异常值相对也较小。除最西 侧 2 个区有连片趋势外,其余均为散布状态。表明火 区正处在发展初期。测区西南角部以及南部边缘一 带,散列分布有 4 个氡值异常区,规模中等,氡异常 值相对较高,有即将连片的趋势,表明这一带的火区 处于发展期。
为了更进一步了解氡异常区分布情况,选取若 干典型剖面进行详细分析。沿测区东西方向,于 D11 测线、D15 测线、D20 测线、D22 测线、D29 测线、D31 测线位置,分别切横贯测区的剖面;沿南北方向,分 别于测区距西部边界 170 m 处、370 m 处和 590 m 处 分别切出纵贯测区南北的三条剖面,称为纵 1、纵 2、 纵 3 剖面,由此产生的剖面曲线见下页图 3。
总第 174 期 2018 年第4 期
生 产 实 践·应 用 技 术
山西冶金 SHANXI METALLURGY
Total 174 No.4,2018
DOI:10.16525/14-1167/tf.2018.04.38
谈煤矿火灾区域同位素测氡探测技术
关键词]煤矿安全;自然发火;测氡技术;探测效果引言矿井火灾可烧毁大量的煤炭资源,致使资源浪费;煤自燃过程中会产生大量的有毒有害气体,严重威胁井下职工的生命安全;煤的自燃可进一步诱发瓦斯、煤尘爆炸事故,造成更大的灾害事故[1-3]。
据统计,我国有自燃危险的矿井占矿井总数的55%以上,采空区的自然发火占矿井火灾总数的80%以上,高发的矿井火灾给煤矿企业造成严重的经济损失。
因此,准确探测煤矿井下发火区域,并及时采取防治措施,对煤矿安全高效生产具有重要意义。
1同位素测氡探测技术井下不同的岩石含有不同的放射性元素,放射性元素在衰变时,有个重要的产物就是氡气,井下采空区存在的岩石裂隙、破碎岩块、残留煤体等为氡的释放、运移、富集提供了良好的条件。
当采空区发生残留煤自燃、温度升高时,氡将从周围岩石、煤体中逐渐析出,当氡浓度达到某一值后便将趋于稳定,根据氡的这一特性可用来对矿井火灾区域进行有效探测[4]。
探测设备采用重庆奔腾数控研究所生产的FFA-1快速α数字闪烁辐射仪,其技术参数如表1所示。
该仪器具有体积小、重量轻、测量数据可靠、探测效率高、抗干扰性强等特点,便于在复杂地形地貌中使用。
该设备采用测氡法对浅埋深上覆采空区高温区域进行探测。
测量完成后,采用等值线专业软件对数据进行处理分析,最终确定探测区域内高温区域,然后结合氡气浓度现场测试数据和氡气浓度等值线图及实验己知点获取到的氡气浓度值为参考,标定出相对浓度较高区域为矿井疑似自然发火区。
山西河曲晋神磁窑沟煤业有限公司井下探测区域未发火区、疑似发火区氡气浓度值变化情况如图1、2所示。
2矿井自然发火区探测(1)矿井概况。
山西河曲晋神磁窑沟煤业有限公司位于山西省河曲县南东18km处的磁窑沟村、骆驼焉村一带,行政区划隶属河曲县鹿固乡和巡镇镇管辖。
该矿为兼并重组煤矿,批准开采8#~14#煤层,井田面积10.6227km2,生产规模1.2Mt/a。
由于整合前原小煤窑开采破坏及近年来井下开采,该矿井下存在大量的采空区,这些区域为矿井自然发火重点区域。
活性炭测氡法在煤矿火区探测中的应用
活性炭测氡法在煤矿火区探测中的应用作者:陈达蔚来源:《科技视界》2015年第29期【摘要】活性炭测氡法是一种静态、累积的同位素测氡法。
相较于其他测氡方法,具有灵敏度高、精度高、抗干扰性强、探测深度大、操作简单及价格低廉等优点,近年来被广泛应用于火区、断层、陷落柱以及采空区的探测中。
通过在黄白茨煤矿运用活性炭测氡法探测火区范围,进一步证实利用活性炭测氡法探测火区范围是可行的。
【关键词】活性炭测氡法;探测;火区范围0 引言地下煤层自燃形成的火区是矿井五大灾害之一,其火源隐蔽、不易扑灭。
火区的存在:一方面消耗了大量的煤炭资源,造成资源浪费;另一方面影响矿井的安全生产,形成安全隐患;与此同时,煤矿火区内往往存在空气污染大、植被退化、水资源污染等现象,生态环境遭到严重破坏。
因此,火区治理迫在眉睫。
如何高效、准确地探测火区范围,是亟待解决的关键所在。
1 活性炭测氡法方法原理测氡方法有很多种,但是并不是所有的方法都可以进行地下火源的探测。
从测量时间上可分为三种:累积测氡法、连续测氡法和瞬时测氡法。
目前最常用的固体径迹蚀刻法、α杯法、双滤膜法和活性炭法等。
相较于其他几种测氡方法,活性炭测氡法作为一种静态、累积的氡气测量方法,无论从短期勘探还是长期监测角度而言,都能体现出它的优点[1]:灵敏度高、精度高,能够更加真实的反映实际的地质现象;抗干扰能力强,有效的提高了测氡的数据质量;探测深度达;操作简便且价格低廉。
氡是非极性单原子分子,活性炭是一种非极性的强吸附剂,其孔隙比较发育,堆积密度低,比表面积为500~1700m2/g,比容积为0.15~0.90cm3/g,故活性炭有很强的吸附能力[2]。
活性炭测氡的原理是:由于影响活性炭测氡的因素比较多,尤其是考虑到湿度对活性炭活性的影响,专门设计了活性炭吸附器(见图1)。
将活性炭吸附器埋置于地下一定深度,通过试验确定活性炭所吸附氡量达到最大值即与周围环境中的氡浓度达到一个相对平衡。
用测氡技术探测煤矿地下火区的研究
用测氡技术探测煤矿地下火区的研究
刘洪福;白春明
【期刊名称】《煤炭学报》
【年(卷),期】1997(022)004
【摘要】在可控条件测氡实验台上所进行的氡气浓度与温度关系的实验,得出了地下热不仅可导致岩石的氡射气系数增高,而且在燃烧煤层所形成的高温、高压以及析向上拖曳作用下,氡向上的运移速率加大,通过氡气测量方法技术的研究以及实地探测地下火区的应用,认为地面测氡技术是一种在地形复杂地区探测地下火区位置与范围的有效手段。
【总页数】4页(P402-405)
【作者】刘洪福;白春明
【作者单位】山西矿业学院;山西矿业学院
【正文语种】中文
【中图分类】TD752.1
【相关文献】
1.测氡技术和激发极化法在地下多层煤层火区探测中的尝试 [J], 杨华
2.测氡技术在探测地下火区范围中的应用 [J], 刘洪福;程小平;白春明
3.用测氡法探测地下火区的研究 [J], 魏树群;王玺瑞
4.乌达矿区上覆火区测氡法探测技术的应用研究 [J], 张帅
5.测氡技术在探测地下火区范围中的应用 [J], 牛晋杰
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
应用同位素测氡技术探测煤矿井下自燃火源
应用同位素测氡技术探测煤矿井下自燃火源Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly.编制:___________________日期:___________________应用同位素测氡技术探测煤矿井下自燃火源温馨提示:该文件为本公司员工进行生产和各项管理工作共同的技术依据,通过对具体的工作环节进行规范、约束,以确保生产、管理活动的正常、有序、优质进行。
本文档可根据实际情况进行修改和使用。
摘要简要介绍了同位素测氡技术的原理、工艺以及在嘉乐泉煤矿井下自燃火源探测中的应用、效果。
关键词测氡技术;火源探测;防灭火一、前言煤矿自燃火灾给煤矿生产和资源带来巨大的危害和经济损失。
据统计我国煤矿自燃火灾95%以上是发生在采空区并为人们不能直视或到达的地点。
由于井下地质条件及采空区等处特殊条件的限制, 人们不能准确确定地下火源的位置与范围, 也就难以采取灭火措施, 只能用大包围的办法灭火, 不仅消耗大量的人力、物力、财力, 而且还难以根治。
因此对采空区火源位置进行准确、有效的探测就显得优为重要。
二、嘉乐泉煤矿火区概况嘉乐泉煤矿副井井筒附近的古窑火区从发现至2000年已有10年之久, 中间曾治理过多次, 但都未能彻底根治。
99年以来距副井口45m处井壁温度逐渐升高, 最高达160℃, 严重威胁矿井安全生产。
99年5月发现料石被烤酥, 支护强度降低, 后采取措施对高温区进行加固。
7月3日在地面打成一钻孔向副井筒周围灌浆, 井壁温度降到80℃。
7月13日发现有6米长的料石垮落在金属网上, 支架变形, 并在距井筒壁200mm处发现有微量的一氧化炭涌入井下, 浓度为200ppm。
瞬变电磁法和测氡在煤矿采空区勘查中的应用研究
瞬变电磁法和测氡在煤矿采空区勘查中的应用研究作者姓名:胡彦军成都理工大学毕业论文摘要我国是一个以煤炭为基础能源的发展中国家,采空地质灾害十分严重.通过测氡和瞬变电磁法两种物探方法先探测出煤矿地下采煤造成的采空区边界位置、深度,然后根据地下采煤引起的地表变形理论,选用与本区开采技术条件相近的角量参数进行地表变形影响范围计算,从而确定地下采煤对地面建筑物的影响范围及数量,划分煤矿责任范围。
关键词:活性炭测氡;瞬变电磁;采空区;视电阻率AbstractAs a developing country with coal domibated as funfamental energy,China is now facing serious problem of geologic disasters because of the Sunsidence in the Empty Areas of Coal Mines.For the purposes.Through measuring radon and transient electromagnetic method are two kinds of geophysical prospecting methods to detect coal mine underground coal goaf boundary location which is caused by underground mining depth,then according to the surface deformation theory of causing the mining technology in this area,we select the similar condition angular parameters of surface deformation calculation to determine the extent of the number and scope of underground coal mining area which effects the ground buildings is very effective. Through many years of practice,using activated carbon to measure radon and transient electromagnetic method to detect the goaf boundary location accurately,the transient electromagnetic method can determine the depth as well as achieve mutual mined-out area,verify,and reduce compensate for the purpose of more solving and satisfactory geological effects.Through transient electromagnetic method and radon gas measurement,verification and identification of Jia Lequan neighborhood surrounding the coal mining area.Keywords: Activated charcoal radon; TEM; Gob area; Apparent resistivity瞬变电磁法( Transient electromagnetic method简称TEM法)是感应类电法的一种,它是应用不接地回线或接地电极向地下发送脉冲式一次电磁场,用线圈或接地电极观测由该脉冲电磁场感应的地下涡流产生的二次电磁场的空间和时间分布,来解决有关地质问题的时间域电磁法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
从上 述 的讨论 可见 , 在煤层 及 其周 围条 件 大体 相 同而 地 下 某处 煤 层 自燃 时 , 自燃 区 的顶 部 氡 气 移 在 动均会 增 大 。因此 , 热 区上方 与无 热 区上 方将 存在 明显 的氡 气 浓 度 差异 。如果 采 用合 适 的方 法 探 测并 在
收 稿 日期 : 0 0— 4—1 21 0 4
关键 词 : 下煤 火 ;测氡探 火 ; t 法 地 o杯
中图分 类号 : D 7 2 T 5 文 献标 志码 :A 害之一 , 不仅 会 烧毁 大量 的煤 炭 资源 , 生 有毒 有 害气 体 , 重 危及 井 下 人 它 产 严 员 的生命 安全 , 且还 常诱 发 瓦斯 、 尘爆 炸 ¨ 。我 国每年 都 有 多起 此 类 重 大恶 性 事 故 的发 生 , 矿 井 而 煤 给 带来 了 巨大 的灾难 。如何 有效 划定 地下 煤火 的范 围 , 是及 时 采取 针 对 性 防灭 火 技术 措 施 的重 要 前提 。经
基 金项 目 :国家 自然科 学 基 金 资 助项 目 ( 0 0 0 5 5 7 2 );国家 科 技 支 撑 计划 项 目( 0 7 A 2 B 3 4 2 0 B K 9 0 );陕 西 省 科 技 工业 攻 关 项 目
(0 0 0 2 1 K 6—1 ) 3
通讯作者 :金永飞 (9 5一) 男 , 17 , 新疆米泉人 , 副教授 , 士研究 生 , 博 主要从 事安全技术及工程方面的教学和科 研工作 .
1 氡 法 探 测 地 下煤 火 的 理 论 基 础 j
煤 系地 层是 沉 积岩 中一 系列 岩 性 的特 殊 组 合 , 中含 有 大量 的黏 土 岩 类 , 黏 土 岩 中主 要 矿 物 成分 其 其 高岭石 的铀 、 、 钍 镭放 射性 元 素含 量较 高 。煤 系地 层在 成 煤期 和成 煤后 , 种物 理 化学 作 用 ( 吸 附作 用 ) 各 如 和地球 化学 作用 导致 放射 性 元素 富 集 , 而富集 程 度 与岩 石 的 变质 程 度 和成 分 有 密切 的关 系 。在 低 变 质程
NO . 01 V2 0
文 章 编 号 : 62— 3 5 2 1 )6— 6 7— 4 17 9 1 (0 0 0 0 4 0
测 氡 法 探 测 地 下 煤 火 技 术 研 究 与 应 用
金 永 飞 邓 军 许 延 辉 孙 海 河 , , ,
(. 1 西安科技大学 能源学院 , 陕西 西安 70 5 2 中煤平朔煤业有 限责任公司 , 104; . 山西 朔州 0 6 0 ) 30 0
西
安
科
技
大 学 学
报
氡 气 异 常 区
+ ++++ +t++ ++++ ++● ¨
提 取这一 差异 , 可在 地表 确定地 下 自燃煤 层 的位 置与 范 就
围。
地 表
2
杯 法 测 氡 原 理
杯测 氡法是 通过 探测土 壤 中氡 子体 的 O射 线强 弱 , t
含煤 岩系 地 层
过多 年探 索与 实践 , 为测 氡 法是 一 种快 速 、 认 有效 、 济 的划 定 地 下 煤 火 范 围 的方 法 。该 技 术 可 以迅 速 、 经 准确地 从 地面 划定 地下 火 区 的平 面 位置 和 范 围 , 而且 受 地 面建筑 、 度 、 候 等影 响较 小 J 温 气 。
放 射 性 元
顶底 板 部位 富集 。
氡及其子体均为放射性元素 , 半衰期为 3 85d煤层中氡的析 出受岩性 、 .2 . 矿物粒度 、 空隙度 、 气压 、 地 应力 、 下水及 介质 温度 等 因 素 影 响 。地 下煤 炭 自燃 , 必 造 成 一 个 高 温 高压 的 环 境 , 生 大 量 的 水 蒸 地 势 并
汽 、 氧 化碳 、 氧化碳 、 一 二 甲烷 、 烃族 化 物等 , 之 自燃 区顶 部 存在 大 量 裂 隙 , 加 快氡 气 向上 运移 的速 度 , 加 将 因此 能 够在地 表 形成 较高 的氡 气异 常 。另 外 , 自燃 煤 炭及 围岩 中存 在 着 大 量 的孔 , 不 同程 度 的含 有 一 且
第3 0卷 第6期
21 0 0年 1 1月
西 安
科
技 大 学 学 报
V 0. 0 No 6 13 .
J R L 0 Ⅺ NI R nY F S I N E A E HN0L G 0U NA F AN U VE S O C E C ND r C 0 Y
度 条件 下 , 吸 附铀 的 能力较 强 , 散作 用 和 渗 透 作 用 弱 , 层 中放 射 性 元 素 富 集 程度 高 ; 煤 扩 煤 随着 变 质 作 用 增 强 , 对放 射 性元 素铀 的 吸附 能力 减弱 , 扩散 作用 和 渗 透作 用 显 著 , 煤 而 导致 煤 中释放 出来 的铀 在 煤层 的
定 的水分 , 当地 下存 在 热 源 , 蒸气 可 改变 岩石 中孔 隙 的含 水性 。JE Gnr h所做 的有 关射 气 系数 实 验 热 . . igi e
表明, 孔隙水的存在可增? ̄ 隙中的射气系数 。所以 , JL N 地下热蒸气 的作用可增大岩石 孔隙中的氡射气浓
度( 1 。 图 )
摘 要 :结合 中煤 平 朔煤 业有 限公 司安 家岭 一 号 井工矿 地 下煤 火探 测 实例 , 绍 了采 用测 氡探 火 介
技 术确 定地 下煤 火 火 源位 置 及 范 围的基 本 原 理 、 测 方 法 及数 据 处 理过 程 等 。 该技 术 为制 定 地 探
下 煤 火治理技 术 方 案及措 施提 供 了重要 的技 术 支持 , 矿 井 防 灭 火工 作提 供 了便 利 , 有 广泛 的 给 具 应 用前 景 , 治理地 下煤 火具有 重要 的推 广 价值 。 对