[发明专利]一种煤层早期自然发火测氡法监测方法及系统

说明书

技术领域

本发明旨在提供一种煤层早期自然发火测氡法监测方法及系统，属煤矿监测技术领域，特别涉及煤矿煤层自燃火灾监测技术领域。

背景技术

对煤矿煤层自燃火灾早期预测的方法，主要有煤矿自然发火束管监测系统，2008年12月10日，国家知识产权局以公开号CN101320024.4，公开的发明专利“矿井气体束管监测系统及气体爆炸性与火灾危险识别方法”，该方法借助束管将矿井井下各测点气体经抽气泵负压抽取、汇总至指定地点，在借助气相色谱检测装置对束管所采集的井下气体进行分析，实现 对CO、CO₂、CH₄、C₂H₂、C₂H₄、C₂H₆、O₂、N₂、H₂等气体的在线监测，其监测结果以实时监测报告、分析日报表等方式提供数据的同时，亦可自动存入数据库，以便今后对某种气体含量的变化趋势进行分析，从而实现对矿井自燃火灾的早期预测。

煤矿矿井自燃火灾发生后，自燃火灾火源探测技术中，同位素测氡法不但能准确识别火源中心位置、火区的范围以及火源的发展情况，而且具备推测和数据处理速度快、成本低等优势，是目前理想的地下火源探测技术。同位素测氡法探测地下火源位置的原理：在同样的地质地层条件，当地下煤层发生氧化升温或自燃时，其周围及上覆岩层中天然放射性氡的析出率增大。由于氡衰变时的离子交换作用，使其反映到地表而形成放射性异常，该异常可作为反映温度的信息而被检测出来，检测数据经过专用的计算机处理后，可得出火源中心位置及火区范围、火源的性质及发展趋势和火源中心及边缘温度预测范围。

1998年6月15日，中国国土资源航空物探遥感中心主办的《物探与化探》第22卷第3期，发表了成都理工大学方方和贾文懿的论文《杯法测氡原理及应用》，该文介绍了：α杯法测氡原理、α杯测氡仪、α杯法的工作方法及野外应用，应用的是电离室测氡法。

2003年8月25日，中国地震局地球物理研究所和中国地震学会地震观测技术专业委员会主办的《地震地磁观测与研究》第24卷第4期，发表了珠海市泰德企业有限公司刘桂生、张国育、陈粤坚和吴怀壮的论文《智能化TDR-25型气氡传感器的设计》，该文介绍了：智能化TDR-25型气氡传感器检测原理和设计要求、工作原理及结构框图、主要性能指标，应用的是闪烁室测氡法。

2009年6月15日，山西省科学技术情报研究所和山西省科学技术情报学会主办的《科技情报开发与经济》第19卷第17期，发表了太原理工大学矿业工程学院董魁、邬剑明和吴玉国的论文《煤升温过程中氡析出率与温度之间关系的试验研究》，该文分析了氡析出率的影响因素，通过进行模拟煤炭自燃过程的试验，测量不同温度下氡的析出量，根据测得的数据分析了煤氧化过程中温度与氡析出率之间的正相关关系，为自燃煤矿控制氡析出提供了重要依据。

矿井气体束管监测系统中，首先要在煤矿井下预埋提取气体的束管，以提取井下采空区的各种气体，其次由气相色谱仪对提取气体进行分析，然后得出煤矿井下煤层发火情况。这种方法通常由于井下条件复杂，在老空区尤其是有发火倾向区域预埋束管较难，从而受到很大局限。

智能化TDR-25型气氡传感器主要应用于地下流体前兆观测项目；电离室同位素测氡法是近几年刚刚研发的新技术，目前仅应用于煤层自燃发火后灭火前的火区探测，而且探测时间是间隔性的。以是两种测氡技术均未应用于煤层早期自然发火的监测。

发明内容

为了克服目前煤层自然发火监测系统存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提出一种煤层早期自然发火测氡法监测方法及系统，利用测氡法，测得是否因地下煤层发生的氧化升温或自燃，引起周围及上覆岩层天然放射性氡的析出量增大或平稳，达到煤层早期自然发火监测的目的。

本发明采取的技术方案是：将测氡法应用于煤层早期自然发火监测方法，由以下步骤完成：

第一步，地面布置测点

101、选择自然发火监测区域

在煤层自然发火倾向性鉴定结果为自燃或容易自燃的煤矿矿井井田范围内，选取一个自然发火监测区域；

102、在监测区域布置测场基准点

在上述区域边界和区域内布置若干测场基准点；

103、由基准点布置测点

一个基准点一般为四个测点，形状为长方形、正方形或不规则方格网，网格边长一般为200m*200m；

104、确定是否加大监测密度