專利名稱：一種探測煤田火區(qū)分布范圍的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種探測煤田火區(qū)分布范圍的方法，尤其適用于煤田火災(zāi)分布范圍和發(fā)展程度的探測。
背景技術(shù)：
在我國新疆、內(nèi)蒙古、山西、寧夏、甘肅、青海等省(自治區(qū))存在大量的煤田火區(qū)。 大量煤田火災(zāi)的存在不僅直接燒毀不可再生的煤炭資源，還間接造成數(shù)十倍的呆滯資源不能開采，并直接威脅煤礦的安全生產(chǎn)和當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境與地下水資源。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國每年因煤火燒損煤量達(dá)1000萬t，經(jīng)濟(jì)損失超過200億。為實(shí)現(xiàn)煤火的高效治理，減少資源的損失和對環(huán)境的污染，對火區(qū)的有效探測是關(guān)鍵。國內(nèi)外用于煤田火區(qū)探測的方法主要有鉆孔測溫法、磁法、測氡法和遙感法等。鉆孔測溫法通過在火區(qū)施工鉆孔后，采用熱電偶、紅外測溫儀等測溫儀器測試鉆孔內(nèi)溫度，根據(jù)鉆孔溫度的高低來判別火區(qū)的分布與發(fā)展程度；該方法是一種最直接的方法，但由于煤巖的導(dǎo)熱性較差，為實(shí)現(xiàn)火區(qū)的較準(zhǔn)確探測，需在整個探測區(qū)密集施工鉆孔(一般孔距小于 10m)，其工作量大，成本高；磁法通過探測火區(qū)燒變巖生成的熱剩磁來圈定火區(qū)邊界，但燒變巖一般只有在溫度高于400°C后才能產(chǎn)生顯著熱剩磁，對于400°C以下的區(qū)域由于其生成的熱剩磁較低，導(dǎo)致探測精度較差；因此，該方法無法滿足400°C以下區(qū)域的探測要求。 測氡法通過對探測區(qū)氡元素的探測判別煤田火區(qū)的分布情況，認(rèn)為氡元素的濃度越大火區(qū)發(fā)展程度越嚴(yán)重，但是在實(shí)際探測過程中氡元素的多少受探測區(qū)地層厚度、含水量、裂隙發(fā)育程度等的影響較大，導(dǎo)致該方法探測精度較低；遙感法適用于地表有溫度明顯異常的火區(qū)探測，不適用于地表溫度顯現(xiàn)不明顯的火區(qū)探測。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中的不足，提供一種操作簡便、使用成本低、測試精度高的煤田火區(qū)探測方法。技術(shù)方案本發(fā)明探測煤田火區(qū)分布范圍的方法，在探測區(qū)采用地質(zhì)雷達(dá)或瞬變電磁儀對探測區(qū)的煤巖松散區(qū)進(jìn)行圈定，在圈定的煤巖松散區(qū)內(nèi)間隔施工測氣鉆孔，對鉆孔內(nèi)的氣樣采集分析，根據(jù)氣樣中CO、C2H2和C2H4的成分及濃度判別探測區(qū)煤田火區(qū)的分布范圍與發(fā)展程度，具體步驟包括
a.對于煤層埋深<30m的煤田火探測區(qū)采用地質(zhì)雷達(dá)測試電磁波在探測區(qū)煤巖體中的振幅變化，根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)電磁波在煤巖松散區(qū)因振幅差異引起電磁波紊亂的特征，圈定探測區(qū)煤巖松散區(qū)的分布范圍；
對于埋深> 30m的煤田火探測區(qū)采用瞬變電磁儀測試探測區(qū)煤巖體產(chǎn)生的二次感生電磁場變化，根據(jù)瞬變電磁儀測試的二次感生電磁場在煤巖松散區(qū)強(qiáng)度較低的特征，圈定探測區(qū)煤巖松散區(qū)的分布范圍；
b.在圈定的煤巖松散區(qū)內(nèi)間隔施工測氣鉆孔，采用氣袋對鉆孔內(nèi)的氣體采樣，分析鉆孔內(nèi)氣體的CO、C2H2和C2H4成分及濃度；
c.根據(jù)氣體分析結(jié)果制作出CO、C2H2和C2H4濃度的等值線圖，根據(jù)CO、C2H2和C2H4濃度大小判斷火區(qū)范圍和發(fā)展程度，CO濃度小的區(qū)域?yàn)榛饏^(qū)的邊緣，CCKC2H2和C2H4濃度大的區(qū)域?yàn)榛饏^(qū)發(fā)展嚴(yán)重的區(qū)域。所述在煤巖松散區(qū)內(nèi)間隔施工的測氣鉆孔的孔間距為10 πΓ30 m。有益效果本發(fā)明根據(jù)煤田火只有在松散煤巖區(qū)才能發(fā)生的特點(diǎn)，對煤層埋深 (30m的煤田火探測區(qū)采用地質(zhì)雷達(dá)對探測區(qū)電磁波的振幅進(jìn)行測試，根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)電磁波在煤巖松散區(qū)因振幅差異引起電磁波紊亂的特征，圈定煤層埋深< 30m的探測區(qū)煤巖松散區(qū)的分布范圍；對煤層埋深> 30m的探測區(qū)采用瞬變電磁儀對探測區(qū)二次感生電磁場進(jìn)行測試，根據(jù)煤巖松散區(qū)二次感生電磁場強(qiáng)度較低的特征，圈定煤層埋深> 30m的探測區(qū)煤巖松散區(qū)的分布范圍；通過對煤巖松散區(qū)的圈定，避免了常規(guī)鉆孔探測法施工探測鉆孔時大量鉆孔施工在探測區(qū)內(nèi)不會發(fā)生煤田火的煤巖實(shí)體區(qū)的缺陷，大幅增加了施工探測鉆孔的針對性和減少了鉆孔的工程量。在對可能發(fā)生煤火的煤巖松散區(qū)探測的基礎(chǔ)上，通過在探測松散區(qū)施工測氣鉆孔，對鉆孔內(nèi)的氣體采集分析，依據(jù)煤田火發(fā)生過程中隨著煤體溫度的升高其CO、C^2和C2H4氣體產(chǎn)物濃度越來越大的對應(yīng)關(guān)系作探測區(qū)氣體濃度分布等值線，CO濃度較小的區(qū)域?yàn)槊后w溫度較低的區(qū)域即火區(qū)的邊緣，COX2H2和C2H4的濃度較大的區(qū)域?yàn)槊后w溫度較高的區(qū)域即火區(qū)發(fā)展較嚴(yán)重的區(qū)域。本發(fā)明與磁探測方法相比適用于煤田火所處的各個溫度區(qū)域的探測；與遙感法相比由于有針對性的施工了探測鉆孔，所以適用于地表溫度顯現(xiàn)不明顯的火區(qū)探測；同時，有針對性的施工了探測鉆孔，也避免了測氡法探測時受地層等條件影響的因素；因此，本發(fā)明不僅解決了常規(guī)測試方法的缺陷，還大幅降低了探測鉆孔數(shù)量，探測成本低，測試精度高，適用性更強(qiáng)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1、本發(fā)明探測煤田火區(qū)分布范圍的方法，在探測區(qū)采用地質(zhì)雷達(dá)或瞬變電磁儀對探測區(qū)的煤巖松散區(qū)進(jìn)行圈定，在圈定的煤巖松散區(qū)內(nèi)間隔施工測氣鉆孔，對鉆孔內(nèi)的氣樣采集分析，根據(jù)氣樣中CO、C2H2和C2H4的成分及濃度判別探測區(qū)煤田火區(qū)的分布范圍與發(fā)展程度，具體步驟如下
a.對于煤層埋深<30m的煤田火探測區(qū)，采用地質(zhì)雷達(dá)測試電磁波在探測區(qū)煤巖體中的振幅變化，根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)電磁波在煤巖松散區(qū)因振幅差異引起電磁波紊亂的特征，圈定探測區(qū)煤巖松散區(qū)的分布范圍；測試時地質(zhì)雷達(dá)發(fā)射天線中心頻率采用100MHz，測線間距設(shè)置為10m，每0. Im采集一個地下電磁波數(shù)據(jù)；對探測區(qū)采集的地質(zhì)雷達(dá)電磁波數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、校正、增益等處理后，探測區(qū)數(shù)據(jù)剖面圖像上電磁波紊亂的區(qū)域圈定為火區(qū)煤巖松散區(qū)；
b.在圈定的煤巖松散區(qū)內(nèi)間隔施工測氣鉆孔，根據(jù)煤巖松散區(qū)的分布情況，間隔施工的測氣鉆孔的孔間距為 ο πΓ30 m，采用氣袋對鉆孔內(nèi)的氣體采樣，分析鉆孔內(nèi)氣體的CO、 C2H2和C2H4成分及濃度；
c.根據(jù)氣體分析結(jié)果制作出CO、C2H2和C2H4濃度的等值線圖，根據(jù)CO、C2H2和C2H4濃度大小判斷火區(qū)范圍和發(fā)展程度，CO濃度小的區(qū)域?yàn)榛饏^(qū)的邊緣，CCKC2H2和C2H4濃度大的區(qū)域?yàn)榛饏^(qū)發(fā)展嚴(yán)重的區(qū)域。
實(shí)施例2 與實(shí)施例基本相同，相同之處略。對于埋深> 30m的煤田火探測區(qū)采用瞬變電磁儀測試探測區(qū)煤巖體產(chǎn)生的二次感生電磁場變化，根據(jù)瞬變電磁儀測試的二次感生電磁場在煤巖松散區(qū)強(qiáng)度較低的特征，圈定探測區(qū)煤巖松散區(qū)的分布范圍；測試時瞬變電磁儀測試線距為10m，點(diǎn)距5m，異常復(fù)雜地段加密到2. 5m ；對探測區(qū)采集到的二次感生電磁場進(jìn)行濾波、校正、時深轉(zhuǎn)換等處理后，探測區(qū)二次感生電磁場較低的區(qū)域圈定為火區(qū)煤巖松散區(qū)；在圈定的火區(qū)煤巖松散區(qū)內(nèi)，根據(jù)煤巖松散區(qū)的分布情況，施工孔距為10nT30m 的測氣鉆孔，利用氣袋對鉆孔內(nèi)氣體采樣，分析鉆孔內(nèi)氣體的C0、C2H2、C2H4成分及濃度。然后根據(jù)氣體分析結(jié)果作CO、C2H2, C2H4濃度等值線圖，圖中CO濃度小的區(qū)域?yàn)榛饏^(qū)的邊緣， CO、C2H2和C2H4濃度大的區(qū)域?yàn)榛饏^(qū)發(fā)展嚴(yán)重的區(qū)域。
權(quán)利要求
1.一種探測煤田火區(qū)分布范圍的方法，其特征是在探測區(qū)采用地質(zhì)雷達(dá)或瞬變電磁儀對探測區(qū)的煤巖松散區(qū)進(jìn)行圈定，在圈定的煤巖松散區(qū)內(nèi)間隔施工測氣鉆孔，對鉆孔內(nèi)的氣樣采集分析，根據(jù)氣樣中CO、C2H2和C2H4的成分及濃度判別探測區(qū)煤田火區(qū)的分布范圍與發(fā)展程度，具體步驟包括a.對于煤層埋深<30m的煤田火探測區(qū)采用地質(zhì)雷達(dá)測試電磁波在探測區(qū)煤巖體中的振幅變化，根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)電磁波在煤巖松散區(qū)因振幅差異引起電磁波紊亂的特征，圈定探測區(qū)煤巖松散區(qū)的分布范圍；對于埋深> 30m的煤田火探測區(qū)采用瞬變電磁儀測試探測區(qū)煤巖體產(chǎn)生的二次感生電磁場變化，根據(jù)瞬變電磁儀測試的二次感生電磁場在煤巖松散區(qū)強(qiáng)度較低的特征，圈定探測區(qū)煤巖松散區(qū)的分布范圍；b.在圈定的煤巖松散區(qū)內(nèi)間隔施工測氣鉆孔，采用氣袋對鉆孔內(nèi)的氣體采樣，分析鉆孔內(nèi)氣體的CO、C2H2和C2H4成分及濃度；c.根據(jù)氣體分析結(jié)果制作出CO、C2H2和C2H4濃度的等值線圖，根據(jù)CO、C2H2和C2H4濃度大小判斷火區(qū)范圍和發(fā)展程度，CO濃度小的區(qū)域?yàn)榛饏^(qū)的邊緣，CCKC2H2和C2H4濃度大的區(qū)域?yàn)榛饏^(qū)發(fā)展嚴(yán)重的區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種探測煤田火區(qū)分布范圍的方法，其特征在于所述在煤巖松散區(qū)內(nèi)間隔施工的測氣鉆孔的孔間距為10 πΓ30 m。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種煤田火區(qū)分布范圍的探測方法，適用于煤田火分布范圍和發(fā)展程度的探測。根據(jù)煤田火多發(fā)生于煤巖松散區(qū)域的特點(diǎn)，采用地質(zhì)雷達(dá)和瞬變電磁儀測試探測區(qū)的電磁波振幅和二次感生電磁場，圈定探測區(qū)煤巖松散區(qū)的分布范圍；在圈定的煤巖松散區(qū)內(nèi)施工測氣鉆孔，對鉆孔內(nèi)的氣體取樣，分析氣樣內(nèi)CO，C2H2和C2H4的成分和濃度；根據(jù)氣樣分析結(jié)果做氣體濃度分布等值線圖，濃度小的區(qū)域?yàn)榛饏^(qū)的邊緣，濃度大的區(qū)域?yàn)榛饏^(qū)發(fā)展程度嚴(yán)重的區(qū)域。通過對煤巖松散區(qū)的預(yù)探提高了火區(qū)探測鉆孔的針對性，減少了探測鉆孔施工量，節(jié)約了探測成本。其方法簡單，探測精度高，在煤田火區(qū)的探測領(lǐng)域具有廣泛的實(shí)用性。
文檔編號G01V3/26GK102508309SQ20111033515
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者仲曉星, 王德明, 王雁鳴, 邵振魯 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)