专利名称：一种基于地表裂隙和温度的煤火勘探方法
技术领域：
本发明涉及一种基于地表裂隙和温度的煤火勘探方法。
背景技术：
根据原能源部环保司1992年颁布的《煤田火灾灭火规范》，自然电场法、磁法、红外测温和钻探为煤田火灾规定的探测技术手段。80年代以来，随着煤田火区在新疆、宁夏。 内蒙古等众多煤矿田的出现，航空航天遥感、热红外成像、同位素测氡、地质雷达等探测技术陆续被引进到煤矿田火灾勘查中，使中国的煤矿火灾勘查技术开始出现多元化和成系列化方向发展。在过去，无论在新疆、宁夏、内蒙古或其他煤矿火灾调查中，应用遥感、物探和钻探已经成为火灾勘测的综合技术，地面温度观测更是进行煤矿田火灾勘查的重要手段。目前， 地面测温仍然是确定火灾存在和圈定火区范围的基本勘测手段。以往调查证实，煤矿火灾一般发生在浅煤层发育区，在中国燃烧了 200年的新疆铁厂沟火区和宁夏阴坡火区，煤火埋深也就100多米，国内现有煤矿火灾大多发生在埋深 50米以上。而对于地表的煤火勘探问题，目前尚未提出有效解决方案。
发明内容
本发明的目的是提供了一种煤火勘探方法，其勘探精度更高且成本更低。为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现一种基于地表裂隙和温度的煤火勘探方法，包括对预定地区地表的裂隙和温度进行勘测和监测，根据所述裂隙和温度的勘测结果和监测结果，获取所述预定地区的地下煤火信息。进一步地，所述裂隙和温度的勘测结果包括裂隙岩石信息、裂隙温度信息以及地表燃烧特征信息。进一步地，所述裂隙和温度的监测包括定期获取所述预定地区的裂隙物理信息； 定期获取所述预定地区的裂隙温度信息；以及定期获取所述预定地区的地表燃烧信息。进一步地，所述获取预定地区的地下煤火信息包括根据预先采集的所述预定地区的地质资料和所述裂隙和温度的勘测结果，获取所述预定地区的地下煤火燃烧中心的空间分布特征。进一步地，所述预先采集的所述预定地区的地质资料包括所述预定地区的地质信息所述预定地区的采矿工程信息；以及所述预定地区的地表环境信息。进一步地，所述获取所述预定地区的地下煤火信息还包括对所述地下煤火燃烧中心空间的裂隙和温度进行定期监测，获取所述预定地区的地下煤火发展动向信息。和现有技术相比，本发明的有益效果是本方法将煤矿采空区与火区地表裂隙同时进行勘查，为火区治理提供煤火勘查依据，为采空区煤火防治与早期治理提供评估或煤火预测预报信息。与遥感技术煤火勘测相比较，本勘查结果数学精度更高，与物探勘测技术相比较煤火信息更直接、更可靠。与钻探技术相比较，成本明显低廉。
此处所说明的附图用来提供对本发明型的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1是根据本发明实施例所述一种基于地表裂隙和温度的煤火勘探方法的主要流程图；图2是根据本发明实施例所述一种基于地表裂隙和温度的煤火勘探方法的具体流程图；图3是根据本发明实施例所述火区内地表裂隙特征图像；图4是根据本发明实施例所述火区内地表蒸汽裂隙图像；图5是根据本发明实施例所述火区内地表高温裂隙图像。
具体实施例方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。参见图1所示，一种基于地表裂隙和温度的煤火勘探方法，包括对预定地区地表的裂隙和温度进行勘测和监测并且获取相关的地质资料，根据所述裂隙和温度的勘测结果和监测结果以及获取的地质资料，确定预定地区的地下煤火燃烧中心空间分布特征。参见图2所示，是对图1所述一种基于地表裂隙和温度的煤火勘探方法的具体化。 在对预定地区地表的裂隙和温度进行勘测和监测时，具体是获取裂隙岩石成分、长度、宽度、拐点、落差、方向、密度和数量等信息，以及获取裂隙温度和地表燃烧特征信息。获取的地质资料主要包括地质信息、采矿工程信息和地表环境信息。进一步地，还可以对裂隙与温度进行监测，具体可以是定期获取裂隙物理信息、温度信息，以及地表燃烧信息。这样，可以将上述的预定地区的地下煤火燃烧中心空间分布特征与裂隙与温度进行监测的结果进行结合，以进行煤火发展动向监测研究。所述方法以煤自燃机理、煤燃烧系统理论为基础，通过对煤矿火灾最直接的地表采空区裂隙与温度勘查，结合煤矿采掘、地质等资料，开展煤火燃烧中心调查、预测煤火蔓延发展趋势，为采空区煤火的早期治理与煤火防治提供勘查依据。采空区遗煤自燃或煤火燃烧过程中存在着独立的煤火燃烧系统，这个燃烧系统建立在空气的热胀冷缩基础上，与采空区岩石裂隙自然组成。煤火燃烧系统随着地表岩石裂隙的发育特征而处于不断变化中。图3是根据本发明实施例所述火区内地表裂隙特征图像。如图3所示，燃烧系统受采空区采煤工艺、发火煤层燃烧状况(燃烧强度、燃烧范围和蔓延趋势)控制，当上覆岩石在煤火的烘烤下长期处于脱水与变质状态，岩石出现破碎或破裂。对所述岩石出现破碎或破裂的位置进行裂隙和温度的勘测，获取裂隙岩石信息、 裂隙温度信息以及地表燃烧特征信息。
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在煤火燃烧区，由于采空区地表裂隙发育的位置、形态、密度和规模不仅与采空区采掘工艺和时间有关，更与地下煤火燃烧状况密切相关。因此需预先采集的预定地区的地质资料，包括采矿工程信息以及所述预定地区的地表环境信息。结合所述裂隙和温度的勘测结果，获取所述预定地区的地下煤火燃烧中心的空间分布特征。对符合预设调节的地下煤火燃烧中心的空间，定期进行信息监测，包括定期获取所述预定地区的裂隙温度信息；以及定期获取所述预定地区的地表燃烧信息。地下煤火的存在促进了局部地表塌陷的加剧和裂隙的发育。通过地表裂隙发育程度和地面沉降信息，可以准确地圈定地下煤火燃烧中心位置和预测煤火蔓延发展方向。因地下煤火燃烧，火区内地表会产生蒸汽裂隙。图4是根据本发明实施例所述火区内地表蒸汽裂隙图像。煤火通过岩石裂隙直接将煤火产生出来的热能、燃烧物(蒸汽、煤灰、煤焦油、硫磺、芒硝)和有害气体(一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物或烃类等)喷出地面。煤矿采空区大量遗煤，采空区地面塌陷和裂隙，满足了煤自燃所需的物质条件和通风供氧条件，缺乏采空区煤火防治基本措施就会在浅煤层采空区发生煤矿火灾；地表裂隙不仅为地下遗煤自燃提供了通风供氧条件，也为煤火燃烧产生的热能提供了排泄条件。因地下煤火燃烧产生高温，从而火区地表会出现高温裂隙。图5是根据本发明实施例所述火区内地表高温裂隙图像。通过对地表裂隙温度(包括燃烧物质和环境特征)观测，可以直接获取地下煤火燃烧标志，掌握采空区燃烧前，燃烧初期、中期、后期和衰败期的各种温度特征，确定地下煤火燃烧中心位置、预测煤火蔓延发展趋势。根据本实施例的技术方案，将煤矿采空区与火区地表裂隙同时进行勘查，为火区治理提供煤火勘查依据，为采空区煤火防治与早期治理提供评估或煤火预测预报信息。与遥感技术煤火勘测相比较，本勘查结果数学精度更高，与物探勘测技术相比较煤火信息更直接、更可靠。与钻探技术相比较，成本明显低廉。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种基于地表裂隙和温度的煤火勘探方法，其特征在于，包括 对预定地区地表的裂隙和温度进行勘测和监测，根据所述裂隙和温度的勘测结果和监测结果，获取所述预定地区的地下煤火信息。
2.根据权利要求1所述的煤火勘探方法，其特征在于，所述裂隙和温度的勘测结果包括裂隙岩石信息、裂隙温度信息以及地表燃烧特征信息。
3.根据权利要求1所述的煤火勘探方法，其特征在于，所述裂隙和温度的监测包括 定期获取所述预定地区的裂隙物理信息；定期获取所述预定地区的裂隙温度信息；以及定期获取所述预定地区的地表燃烧信息。
4.根据权利要求1所述的煤火勘探方法，其特征在于，所述获取预定地区的地下煤火信息包括根据预先采集的所述预定地区的地质资料和所述裂隙和温度的勘测结果，获取所述预定地区的地下煤火燃烧中心的空间分布特征。
5.根据权利要求4所述的煤火勘探方法，其特征在于，所述预先采集的所述预定地区的地质资料包括所述预定地区的地质信息 所述预定地区的采矿工程信息；以及所述预定地区的地表环境信息。
6.根据权利要求4所述的煤火勘探方法，其特征在于，所述获取所述预定地区的地下煤火信息还包括对所述地下煤火燃烧中心空间的裂隙和温度进行定期监测，获取所述预定地区的地下煤火发展动向信息。
全文摘要
本发明提供了一种基于地表裂隙和温度的煤火勘探方法，包括对预定地区地表的裂隙和温度进行勘测和监测，根据所述裂隙和温度的勘测结果和和监测结果，获取所述预定地区的地下煤火信息。与现有技术相比，本发明的有益效果是本方法将煤矿采空区与火区地表裂隙同时进行勘查，为火区治理提供煤火勘查依据，为采空区煤火防治与早期治理提供评估或煤火预测预报信息。与遥感技术煤火勘测相比较，本勘查结果数学精度更高，与物探勘测技术相比较煤火信息更直接、更可靠。与钻探技术相比较，成本明显低廉。
文档编号G01V9/00GK102176070SQ20111003334
公开日2011年9月7日 申请日期2011年1月30日 优先权日2010年12月29日
发明者张波, 张鑫, 马建伟 申请人:神华(北京)遥感勘查有限责任公司, 神华集团有限责任公司