测氡法在柴里煤矿煤自燃区域探测中的应用研究.pdf

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1、2015年第40卷第2期能源技术与管理Vo1．40No．2EnergyTechnologyandManagement71．doi：10．39696．issn．1672-9943．2015．02．029测氡法在柴里煤矿煤自燃区域探测中的应用研究王开胜，曹凯2,3(1．枣庄矿业集团有限责任公司柴里煤矿，山东枣庄277000；2．徐州安云矿业科技有限公司，江苏徐州221008；3．中国矿业大学通风防灭火研究所，江苏徐州221008)[摘要]柴里煤矿第三层煤自然发火情况严重，为掌握自燃区域分布范围及发展程度，从而有针对性地开展

2、防灭火工作，首先分析了该矿历史上各工作面发火情况；而后通过实验研究了第三层煤的氡析出量与温度的对应关系，为测氡法探测该矿火区提供了依据和支撑；最后采用测氡法对火区范围及燃烧发展程度进行了现场探测，确定了温度异常区，为工作面后续防灭火工作的高效开展提供了重要指导。[关键词]煤自燃；测氡法；火源探测；高温区[中图分类号]TD752．2[文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2015)02071-03高温高压的环境，加之地下水的脱气效应，使火区0引言周围及上覆岩层中天然放射性氡的析出率增枣庄矿业集团柴里煤矿第三层煤结

3、构复杂，大[。燃烧产生的大量水蒸汽、CO、CO、CxH气体，自然发火情况严重，矿井历史上曾发生过多起煤加之自燃区顶部存在的大量裂隙，将加快氡的离自燃事故，存在多处小煤窑火区或高温氧化区，给子交换速度，使得氡的放射陛活度增加，向上运移矿井的安全生产带来了巨大的隐患。火区的治理到地表而形成氡异常E3]，可将其作为反映研究区工作迫在眉睫。然而，由于煤自燃灾害具有很强的域内温度异常的靶向目标。隐蔽性，火区位置不清，发展状态不明，防灭火工1．2工作方法作不能有效开展。高效治理煤自燃火灾的前提是随着核电子学的不断发展与进步，探测氡

4、气准确探测出其范围及发展程度。测氡法具有操作的手段也日渐完善。目前，测量氡及其子体的方法简便、成本低的优点，在全国很多矿井应用并取得有很多，常规的方法包括电离室法、闪烁室法、固了较好的效果。为了查清柴里煤矿煤自燃区域的体径迹法和仅杯累积法_3]。根据各测区的不同地分布范围，有针对性地开展防灭火工作，决定采用质地貌条件及探测精度，各种方法可单独或联合测氡法对煤自燃区域进行探测。使用。考虑到数据准确性、时间要求和现场操作等因素，目前探测火区最常用的测氡方法是13／．杯累1测氡法探火技术积法，该方法操作简便、仪器质量轻、数据

5、灵敏度1．1测氡法的基本原理高。d杯累积法是一种平衡测氡技术，该方法通自然界中存在3个天然放射系，即铀系、钍系过探测氡及其子体的0／．射线强弱，来了解氡的分和锕系。由于其具有很长的半衰期，因而能够作为布规律，并据此解决有关地质问题。现场探测时，母体核素而广泛地存在于煤系地层中I1]。在经过首先将杯倒置埋在地下，土壤中的氡气就会通一系列衰变之后，铀、钍、锕系元素均能产生一种过孔隙运移进入杯内，聚集到杯的内表面而形在常温常压状态下以气溶胶形式存在的惰性放射成放射性薄层。在0／．杯埋在地下4h之后，氡及性元素氡(Rn)，其中

6、Rn一222的半衰期最长其子体将达到平衡状态，然后取出仅杯，并用仅(3．825d)，因此，一般将其作为探测目标。该元素杯测量仪测量o【射线的强弱，通过数据处理得到能从地层深部析出，而后向上运移数hm到达地地层中氡的分布规律，从而可以间接推断地下深面。所以，可通过在地表研究氡的分布规律来间接部煤自燃区域的范围和状态E。地了解地下岩层的动力异常情况，如地热、地震及这里强调，需要注意的是，外界噪声对d杯火山喷发等地球动力现象。20世纪80年代以来，测氡仪的稳定性具有很大影响，在测量过程中，应国内外学者对氡的运移机制进行了广泛

7、研究。当尽量保持稳定良好的工作环境，以免造成误差，影地下煤层发生氧化升温或自燃时，势必形成一个响探测精度。2015年4月72王开胜，等测氡法在柴里煤矿煤自燃区域探测中的应用研究Apr．，2015层以下开采，上分层工作面或相邻区段工作面在2柴里煤矿火区概况开采中遗煤较多，且不均衡；二是工作面沿空布2．1柴里煤矿概况置，漏风通道发育，供氧蓄热条件较好，导致煤自柴里煤矿目前开采第三层煤，结构复杂，平均燃火灾频发。为了查清自燃火源位置，给火区高效总厚9．45ITI。煤自燃倾向性为II类自燃煤层。由治理提供科学依据，柴里煤矿决定

8、采用测氡法对于受埋藏深度、煤层赋存条件、煤质及通风环境等煤自燃区域进行精确探测。方面的影响，自然发火期为46d，自然发火情况严3煤升温氧化过程中氡的析出实验研究重。柴里煤矿建矿以来自然发火有45次，给矿井造成巨大的经济损失，其中包括2313工作面东3．1实验装置及方法停采线附近自然发火事故、2342放项煤工作面自研究柴里矿第三层煤