[发明专利]一种氡气地表探测覆岩采动裂隙动态发育状况方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种探测覆岩采动裂隙动态发育状况方法，尤其是适用于西部矿区浅埋煤层地下开采的一种氡气地表探测覆岩采动裂隙动态发育状况方法。

背景技术

全国最新煤炭储量预测结果表明，我国煤炭资源在地理分布上呈现出西多东少、北富南贫的总体格局，且主要分布在内蒙古、山西、陕西、新疆、贵州、宁夏等西部6省（自治区），占全国煤炭资源总量的82.8%。近年来，随着中东部大部分矿区煤炭资源的逐渐枯竭，我国煤炭资源开发的重心逐渐从东部向西部转移，煤炭工业“十二五”发展规划中也明确了“控制东部、稳定中部、发展西部”的总体布局。然而由于我国西部矿区煤层埋藏较浅（200 m以内），地处内陆腹地，区域常年干旱少雨，水资源十分贫乏，土地沙漠化程度较高，地表生态环境系统十分脆弱，水土流失极其严重。井下煤炭资源的大规模高强度开采，极易导致覆岩采动裂隙由下向上扩展直接与地表沟通，引起浅表水及地下水漏失、地表植被枯死、土地荒漠化趋势加剧、工作面涌水溃沙及煤层自燃发火危险等一系列安全与环境灾害，导致原本十分脆弱的生态环境系统不断恶化，使潜在的自然环境脆弱性转化成为现实的破坏。因此，如何准确有效地掌握覆岩采动裂隙场的时空动态演化规律，成为解决我国西部矿区煤炭资源开发与安全和环境灾害预防三者矛盾的重要基础。

当前，关于覆岩采动裂隙发育特征方面的现场工程探测方法较多，主要有钻孔冲洗液法、钻孔电视法、钻孔深部基点法、超声成像及数字测井法、钻孔雷达探测法、声波CT层析成像法、钻孔高密度电阻率法、超声波穿透法、井下仰孔注水测漏法、声发射监测法、地质雷达探测法、微震监测法、电磁辐射监测法及核磁共振探测法等。现有的工程探测方法不仅存在安装工程量大、操作复杂、成本高及数据获取困难等缺点，而且易受超前采动支承压力影响而难以达到全程监测，无法完全反映工作面采动全过程，不能准确判定覆岩采动裂隙的动态发育状况，更难以判定是否与上部松散含水层沟通，严重影响了矿井安全高效开采技术的有效实施。

氡是一种化学元素，其通常的单质形态为氡气，是人类所接触到的唯一具有放射性的最重的惰性气体，广泛存在于自然界中的煤、岩石、土壤和水体之中。由于氡具有放射性，即使浓度很小，也可被测出；同时它又具有惰性气体的地球物理化学性质，即在微裂隙或微孔隙中可传输和积聚；这就为在地表利用氡气探测覆岩采动裂隙动态发育状况提供了依据。

发明内容

技术问题：本发明的目的是为了克服现有技术的不足之处而提供一种简单易行又快速可靠的氡气地表探测覆岩采动裂隙动态发育状况方法。

技术方案：本发明的氡气地表探测覆岩采动裂隙动态发育状况方法：

a．根据井下工作面位置地理坐标，结合工作面井上下对照图，确定出工作面对应地表四个边界位置；

b．在四个边界位置圈定的测区范围内，从工作面开切眼位置开始，沿垂直于工作面走向方向每隔20～30 m布置一条测线，然后在所有测线上每隔10～20 m布置一个测点；

c．将α杯累积测氡仪的探杯倒置埋设于测点下30～40 cm处的地表土壤中，间隔四小时后取出探杯放进α杯累积测氡仪中进行测量，测量完成后将测量结果存储于α杯累积测氡仪中；

d．待所有测点测量完成后，将α杯累积测氡仪中的测量数据通过USB数据线上传至笔记本电脑中，并绘制出测区的氡气浓度变化三维立体图，根据测区的氡气浓度变化异常特征，进一步反演分析出工作面覆岩采动裂隙的动态发育状况。

有益效果：本发明在工作面地表利用氡气探测覆岩采动裂隙动态发育状况时，只需提前将测区范围内的测点布置好，然后即可进行现场氡气地表探测，不受井下工作面具体采矿地质条件的影响，能够实现工作面采动全过程的探测。该方法可操作性强，成本低，效率高，具有广泛的实用性和推广性。

附图说明

附图是本发明的现场氡气地表探测工作示意图。

图中：1-边界位置；2-开切眼位置；3-测线；4-测点；5-α杯累积测氡仪；6-探杯；7-USB数据线；8-笔记本电脑。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

本发明的氡气地表探测覆岩采动裂隙动态发育状况方法，在进行现场探测前，根据井下工作面位置地理坐标，结合工作面井上下对照图，确定出工作面对应地表四个边界位置1。在四个边界位置1圈定的测区范围内，从工作面开切眼位置2开始，沿垂直于工作面走向方向每隔20～30 m布置一条测线3，然后在所有测线3上每隔10～20 m布置一个测点4。将α杯累积测氡仪5的探杯6倒置埋设于测点4下30～40 cm处的地表土壤中，间隔四小时后取出探杯6放进α杯累积测氡仪5中进行测量，测量完成后将测量结果存储于α杯累积测氡仪5中。待所有测点4测量完成后，将α杯累积测氡仪5中的测量数据通过USB数据线7上传至笔记本电脑8中，并绘制出测区的氡气浓度变化三维立体图。根据测区的氡气浓度变化异常特征，进一步反演分析出工作面覆岩采动裂隙的动态发育状况。