专利名称：一种探测煤田火区分布范围的方法
技术领域：
本发明涉及一种探测煤田火区分布范围的方法，尤其适用于煤田火灾分布范围和发展程度的探测。
背景技术：
在我国新疆、内蒙古、山西、宁夏、甘肃、青海等省(自治区)存在大量的煤田火区。 大量煤田火灾的存在不仅直接烧毁不可再生的煤炭资源，还间接造成数十倍的呆滞资源不能开采，并直接威胁煤矿的安全生产和当地的生态环境与地下水资源。据不完全统计，我国每年因煤火烧损煤量达1000万t，经济损失超过200亿。为实现煤火的高效治理，减少资源的损失和对环境的污染，对火区的有效探测是关键。国内外用于煤田火区探测的方法主要有钻孔测温法、磁法、测氡法和遥感法等。钻孔测温法通过在火区施工钻孔后，采用热电偶、红外测温仪等测温仪器测试钻孔内温度，根据钻孔温度的高低来判别火区的分布与发展程度；该方法是一种最直接的方法，但由于煤岩的导热性较差，为实现火区的较准确探测，需在整个探测区密集施工钻孔(一般孔距小于 10m)，其工作量大，成本高；磁法通过探测火区烧变岩生成的热剩磁来圈定火区边界，但烧变岩一般只有在温度高于400°C后才能产生显著热剩磁，对于400°C以下的区域由于其生成的热剩磁较低，导致探测精度较差；因此，该方法无法满足400°C以下区域的探测要求。 测氡法通过对探测区氡元素的探测判别煤田火区的分布情况，认为氡元素的浓度越大火区发展程度越严重，但是在实际探测过程中氡元素的多少受探测区地层厚度、含水量、裂隙发育程度等的影响较大，导致该方法探测精度较低；遥感法适用于地表有温度明显异常的火区探测，不适用于地表温度显现不明显的火区探测。
发明内容
技术问题本发明的目的是克服已有技术中的不足，提供一种操作简便、使用成本低、测试精度高的煤田火区探测方法。技术方案本发明探测煤田火区分布范围的方法，在探测区采用地质雷达或瞬变电磁仪对探测区的煤岩松散区进行圈定，在圈定的煤岩松散区内间隔施工测气钻孔，对钻孔内的气样采集分析，根据气样中CO、C2H2和C2H4的成分及浓度判别探测区煤田火区的分布范围与发展程度，具体步骤包括
a.对于煤层埋深<30m的煤田火探测区采用地质雷达测试电磁波在探测区煤岩体中的振幅变化，根据地质雷达电磁波在煤岩松散区因振幅差异引起电磁波紊乱的特征，圈定探测区煤岩松散区的分布范围；
对于埋深> 30m的煤田火探测区采用瞬变电磁仪测试探测区煤岩体产生的二次感生电磁场变化，根据瞬变电磁仪测试的二次感生电磁场在煤岩松散区强度较低的特征，圈定探测区煤岩松散区的分布范围；
b.在圈定的煤岩松散区内间隔施工测气钻孔，采用气袋对钻孔内的气体采样，分析钻孔内气体的CO、C2H2和C2H4成分及浓度；
c.根据气体分析结果制作出CO、C2H2和C2H4浓度的等值线图，根据CO、C2H2和C2H4浓度大小判断火区范围和发展程度，CO浓度小的区域为火区的边缘，CCKC2H2和C2H4浓度大的区域为火区发展严重的区域。所述在煤岩松散区内间隔施工的测气钻孔的孔间距为10 πΓ30 m。有益效果本发明根据煤田火只有在松散煤岩区才能发生的特点，对煤层埋深 (30m的煤田火探测区采用地质雷达对探测区电磁波的振幅进行测试，根据地质雷达电磁波在煤岩松散区因振幅差异引起电磁波紊乱的特征，圈定煤层埋深< 30m的探测区煤岩松散区的分布范围；对煤层埋深> 30m的探测区采用瞬变电磁仪对探测区二次感生电磁场进行测试，根据煤岩松散区二次感生电磁场强度较低的特征，圈定煤层埋深> 30m的探测区煤岩松散区的分布范围；通过对煤岩松散区的圈定，避免了常规钻孔探测法施工探测钻孔时大量钻孔施工在探测区内不会发生煤田火的煤岩实体区的缺陷，大幅增加了施工探测钻孔的针对性和减少了钻孔的工程量。在对可能发生煤火的煤岩松散区探测的基础上，通过在探测松散区施工测气钻孔，对钻孔内的气体采集分析，依据煤田火发生过程中随着煤体温度的升高其CO、C^2和C2H4气体产物浓度越来越大的对应关系作探测区气体浓度分布等值线，CO浓度较小的区域为煤体温度较低的区域即火区的边缘，COX2H2和C2H4的浓度较大的区域为煤体温度较高的区域即火区发展较严重的区域。本发明与磁探测方法相比适用于煤田火所处的各个温度区域的探测；与遥感法相比由于有针对性的施工了探测钻孔，所以适用于地表温度显现不明显的火区探测；同时，有针对性的施工了探测钻孔，也避免了测氡法探测时受地层等条件影响的因素；因此，本发明不仅解决了常规测试方法的缺陷，还大幅降低了探测钻孔数量，探测成本低，测试精度高，适用性更强。
具体实施例方式实施例1、本发明探测煤田火区分布范围的方法，在探测区采用地质雷达或瞬变电磁仪对探测区的煤岩松散区进行圈定，在圈定的煤岩松散区内间隔施工测气钻孔，对钻孔内的气样采集分析，根据气样中CO、C2H2和C2H4的成分及浓度判别探测区煤田火区的分布范围与发展程度，具体步骤如下
a.对于煤层埋深<30m的煤田火探测区，采用地质雷达测试电磁波在探测区煤岩体中的振幅变化，根据地质雷达电磁波在煤岩松散区因振幅差异引起电磁波紊乱的特征，圈定探测区煤岩松散区的分布范围；测试时地质雷达发射天线中心频率采用100MHz，测线间距设置为10m，每0. Im采集一个地下电磁波数据；对探测区采集的地质雷达电磁波数据进行滤波、校正、增益等处理后，探测区数据剖面图像上电磁波紊乱的区域圈定为火区煤岩松散区；
b.在圈定的煤岩松散区内间隔施工测气钻孔，根据煤岩松散区的分布情况，间隔施工的测气钻孔的孔间距为 ο πΓ30 m，采用气袋对钻孔内的气体采样，分析钻孔内气体的CO、 C2H2和C2H4成分及浓度；
c.根据气体分析结果制作出CO、C2H2和C2H4浓度的等值线图，根据CO、C2H2和C2H4浓度大小判断火区范围和发展程度，CO浓度小的区域为火区的边缘，CCKC2H2和C2H4浓度大的区域为火区发展严重的区域。
实施例2 与实施例基本相同，相同之处略。对于埋深> 30m的煤田火探测区采用瞬变电磁仪测试探测区煤岩体产生的二次感生电磁场变化，根据瞬变电磁仪测试的二次感生电磁场在煤岩松散区强度较低的特征，圈定探测区煤岩松散区的分布范围；测试时瞬变电磁仪测试线距为10m，点距5m，异常复杂地段加密到2. 5m ；对探测区采集到的二次感生电磁场进行滤波、校正、时深转换等处理后，探测区二次感生电磁场较低的区域圈定为火区煤岩松散区；在圈定的火区煤岩松散区内，根据煤岩松散区的分布情况，施工孔距为10nT30m 的测气钻孔，利用气袋对钻孔内气体采样，分析钻孔内气体的C0、C2H2、C2H4成分及浓度。然后根据气体分析结果作CO、C2H2, C2H4浓度等值线图，图中CO浓度小的区域为火区的边缘， CO、C2H2和C2H4浓度大的区域为火区发展严重的区域。
权利要求
1.一种探测煤田火区分布范围的方法，其特征是在探测区采用地质雷达或瞬变电磁仪对探测区的煤岩松散区进行圈定，在圈定的煤岩松散区内间隔施工测气钻孔，对钻孔内的气样采集分析，根据气样中CO、C2H2和C2H4的成分及浓度判别探测区煤田火区的分布范围与发展程度，具体步骤包括a.对于煤层埋深<30m的煤田火探测区采用地质雷达测试电磁波在探测区煤岩体中的振幅变化，根据地质雷达电磁波在煤岩松散区因振幅差异引起电磁波紊乱的特征，圈定探测区煤岩松散区的分布范围；对于埋深> 30m的煤田火探测区采用瞬变电磁仪测试探测区煤岩体产生的二次感生电磁场变化，根据瞬变电磁仪测试的二次感生电磁场在煤岩松散区强度较低的特征，圈定探测区煤岩松散区的分布范围；b.在圈定的煤岩松散区内间隔施工测气钻孔，采用气袋对钻孔内的气体采样，分析钻孔内气体的CO、C2H2和C2H4成分及浓度；c.根据气体分析结果制作出CO、C2H2和C2H4浓度的等值线图，根据CO、C2H2和C2H4浓度大小判断火区范围和发展程度，CO浓度小的区域为火区的边缘，CCKC2H2和C2H4浓度大的区域为火区发展严重的区域。
2.根据权利要求1中所述的一种探测煤田火区分布范围的方法，其特征在于所述在煤岩松散区内间隔施工的测气钻孔的孔间距为10 πΓ30 m。
全文摘要
本发明提供了一种煤田火区分布范围的探测方法，适用于煤田火分布范围和发展程度的探测。根据煤田火多发生于煤岩松散区域的特点，采用地质雷达和瞬变电磁仪测试探测区的电磁波振幅和二次感生电磁场，圈定探测区煤岩松散区的分布范围；在圈定的煤岩松散区内施工测气钻孔，对钻孔内的气体取样，分析气样内CO，C2H2和C2H4的成分和浓度；根据气样分析结果做气体浓度分布等值线图，浓度小的区域为火区的边缘，浓度大的区域为火区发展程度严重的区域。通过对煤岩松散区的预探提高了火区探测钻孔的针对性，减少了探测钻孔施工量，节约了探测成本。其方法简单，探测精度高，在煤田火区的探测领域具有广泛的实用性。
文档编号G01V3/26GK102508309SQ20111033515
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者仲晓星, 王德明, 王雁鸣, 邵振鲁 申请人:中国矿业大学