專利名稱：一種基于地表裂隙和溫度的煤火勘探方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于地表裂隙和溫度的煤火勘探方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)原能源部環(huán)保司1992年頒布的《煤田火災(zāi)滅火規(guī)范》，自然電場(chǎng)法、磁法、紅外測(cè)溫和鉆探為煤田火災(zāi)規(guī)定的探測(cè)技術(shù)手段。80年代以來(lái)，隨著煤田火區(qū)在新疆、寧夏。 內(nèi)蒙古等眾多煤礦田的出現(xiàn)，航空航天遙感、熱紅外成像、同位素測(cè)氡、地質(zhì)雷達(dá)等探測(cè)技術(shù)陸續(xù)被引進(jìn)到煤礦田火災(zāi)勘查中，使中國(guó)的煤礦火災(zāi)勘查技術(shù)開(kāi)始出現(xiàn)多元化和成系列化方向發(fā)展。在過(guò)去，無(wú)論在新疆、寧夏、內(nèi)蒙古或其他煤礦火災(zāi)調(diào)查中，應(yīng)用遙感、物探和鉆探已經(jīng)成為火災(zāi)勘測(cè)的綜合技術(shù)，地面溫度觀測(cè)更是進(jìn)行煤礦田火災(zāi)勘查的重要手段。目前， 地面測(cè)溫仍然是確定火災(zāi)存在和圈定火區(qū)范圍的基本勘測(cè)手段。以往調(diào)查證實(shí)，煤礦火災(zāi)一般發(fā)生在淺煤層發(fā)育區(qū)，在中國(guó)燃燒了 200年的新疆鐵廠溝火區(qū)和寧夏陰坡火區(qū)，煤火埋深也就100多米，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有煤礦火災(zāi)大多發(fā)生在埋深 50米以上。而對(duì)于地表的煤火勘探問(wèn)題，目前尚未提出有效解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供了一種煤火勘探方法，其勘探精度更高且成本更低。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種基于地表裂隙和溫度的煤火勘探方法，包括對(duì)預(yù)定地區(qū)地表的裂隙和溫度進(jìn)行勘測(cè)和監(jiān)測(cè)，根據(jù)所述裂隙和溫度的勘測(cè)結(jié)果和監(jiān)測(cè)結(jié)果，獲取所述預(yù)定地區(qū)的地下煤火信息。進(jìn)一步地，所述裂隙和溫度的勘測(cè)結(jié)果包括裂隙巖石信息、裂隙溫度信息以及地表燃燒特征信息。進(jìn)一步地，所述裂隙和溫度的監(jiān)測(cè)包括定期獲取所述預(yù)定地區(qū)的裂隙物理信息； 定期獲取所述預(yù)定地區(qū)的裂隙溫度信息；以及定期獲取所述預(yù)定地區(qū)的地表燃燒信息。進(jìn)一步地，所述獲取預(yù)定地區(qū)的地下煤火信息包括根據(jù)預(yù)先采集的所述預(yù)定地區(qū)的地質(zhì)資料和所述裂隙和溫度的勘測(cè)結(jié)果，獲取所述預(yù)定地區(qū)的地下煤火燃燒中心的空間分布特征。進(jìn)一步地，所述預(yù)先采集的所述預(yù)定地區(qū)的地質(zhì)資料包括所述預(yù)定地區(qū)的地質(zhì)信息所述預(yù)定地區(qū)的采礦工程信息；以及所述預(yù)定地區(qū)的地表環(huán)境信息。進(jìn)一步地，所述獲取所述預(yù)定地區(qū)的地下煤火信息還包括對(duì)所述地下煤火燃燒中心空間的裂隙和溫度進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)，獲取所述預(yù)定地區(qū)的地下煤火發(fā)展動(dòng)向信息。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本方法將煤礦采空區(qū)與火區(qū)地表裂隙同時(shí)進(jìn)行勘查，為火區(qū)治理提供煤火勘查依據(jù)，為采空區(qū)煤火防治與早期治理提供評(píng)估或煤火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)信息。與遙感技術(shù)煤火勘測(cè)相比較，本勘查結(jié)果數(shù)學(xué)精度更高，與物探勘測(cè)技術(shù)相比較煤火信息更直接、更可靠。與鉆探技術(shù)相比較，成本明顯低廉。


此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述一種基于地表裂隙和溫度的煤火勘探方法的主要流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述一種基于地表裂隙和溫度的煤火勘探方法的具體流程圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述火區(qū)內(nèi)地表裂隙特征圖像；圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述火區(qū)內(nèi)地表蒸汽裂隙圖像；圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述火區(qū)內(nèi)地表高溫裂隙圖像。
具體實(shí)施例方式需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。參見(jiàn)圖1所示，一種基于地表裂隙和溫度的煤火勘探方法，包括對(duì)預(yù)定地區(qū)地表的裂隙和溫度進(jìn)行勘測(cè)和監(jiān)測(cè)并且獲取相關(guān)的地質(zhì)資料，根據(jù)所述裂隙和溫度的勘測(cè)結(jié)果和監(jiān)測(cè)結(jié)果以及獲取的地質(zhì)資料，確定預(yù)定地區(qū)的地下煤火燃燒中心空間分布特征。參見(jiàn)圖2所示，是對(duì)圖1所述一種基于地表裂隙和溫度的煤火勘探方法的具體化。 在對(duì)預(yù)定地區(qū)地表的裂隙和溫度進(jìn)行勘測(cè)和監(jiān)測(cè)時(shí)，具體是獲取裂隙巖石成分、長(zhǎng)度、寬度、拐點(diǎn)、落差、方向、密度和數(shù)量等信息，以及獲取裂隙溫度和地表燃燒特征信息。獲取的地質(zhì)資料主要包括地質(zhì)信息、采礦工程信息和地表環(huán)境信息。進(jìn)一步地，還可以對(duì)裂隙與溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，具體可以是定期獲取裂隙物理信息、溫度信息，以及地表燃燒信息。這樣，可以將上述的預(yù)定地區(qū)的地下煤火燃燒中心空間分布特征與裂隙與溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行結(jié)合，以進(jìn)行煤火發(fā)展動(dòng)向監(jiān)測(cè)研究。所述方法以煤自燃機(jī)理、煤燃燒系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)煤礦火災(zāi)最直接的地表采空區(qū)裂隙與溫度勘查，結(jié)合煤礦采掘、地質(zhì)等資料，開(kāi)展煤火燃燒中心調(diào)查、預(yù)測(cè)煤火蔓延發(fā)展趨勢(shì)，為采空區(qū)煤火的早期治理與煤火防治提供勘查依據(jù)。采空區(qū)遺煤自燃或煤火燃燒過(guò)程中存在著獨(dú)立的煤火燃燒系統(tǒng)，這個(gè)燃燒系統(tǒng)建立在空氣的熱脹冷縮基礎(chǔ)上，與采空區(qū)巖石裂隙自然組成。煤火燃燒系統(tǒng)隨著地表巖石裂隙的發(fā)育特征而處于不斷變化中。圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述火區(qū)內(nèi)地表裂隙特征圖像。如圖3所示，燃燒系統(tǒng)受采空區(qū)采煤工藝、發(fā)火煤層燃燒狀況(燃燒強(qiáng)度、燃燒范圍和蔓延趨勢(shì))控制，當(dāng)上覆巖石在煤火的烘烤下長(zhǎng)期處于脫水與變質(zhì)狀態(tài)，巖石出現(xiàn)破碎或破裂。對(duì)所述巖石出現(xiàn)破碎或破裂的位置進(jìn)行裂隙和溫度的勘測(cè)，獲取裂隙巖石信息、 裂隙溫度信息以及地表燃燒特征信息。
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在煤火燃燒區(qū)，由于采空區(qū)地表裂隙發(fā)育的位置、形態(tài)、密度和規(guī)模不僅與采空區(qū)采掘工藝和時(shí)間有關(guān)，更與地下煤火燃燒狀況密切相關(guān)。因此需預(yù)先采集的預(yù)定地區(qū)的地質(zhì)資料，包括采礦工程信息以及所述預(yù)定地區(qū)的地表環(huán)境信息。結(jié)合所述裂隙和溫度的勘測(cè)結(jié)果，獲取所述預(yù)定地區(qū)的地下煤火燃燒中心的空間分布特征。對(duì)符合預(yù)設(shè)調(diào)節(jié)的地下煤火燃燒中心的空間，定期進(jìn)行信息監(jiān)測(cè)，包括定期獲取所述預(yù)定地區(qū)的裂隙溫度信息；以及定期獲取所述預(yù)定地區(qū)的地表燃燒信息。地下煤火的存在促進(jìn)了局部地表塌陷的加劇和裂隙的發(fā)育。通過(guò)地表裂隙發(fā)育程度和地面沉降信息，可以準(zhǔn)確地圈定地下煤火燃燒中心位置和預(yù)測(cè)煤火蔓延發(fā)展方向。因地下煤火燃燒，火區(qū)內(nèi)地表會(huì)產(chǎn)生蒸汽裂隙。圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述火區(qū)內(nèi)地表蒸汽裂隙圖像。煤火通過(guò)巖石裂隙直接將煤火產(chǎn)生出來(lái)的熱能、燃燒物(蒸汽、煤灰、煤焦油、硫磺、芒硝)和有害氣體(一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物或烴類等)噴出地面。煤礦采空區(qū)大量遺煤，采空區(qū)地面塌陷和裂隙，滿足了煤自燃所需的物質(zhì)條件和通風(fēng)供氧條件，缺乏采空區(qū)煤火防治基本措施就會(huì)在淺煤層采空區(qū)發(fā)生煤礦火災(zāi)；地表裂隙不僅為地下遺煤自燃提供了通風(fēng)供氧條件，也為煤火燃燒產(chǎn)生的熱能提供了排泄條件。因地下煤火燃燒產(chǎn)生高溫，從而火區(qū)地表會(huì)出現(xiàn)高溫裂隙。圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述火區(qū)內(nèi)地表高溫裂隙圖像。通過(guò)對(duì)地表裂隙溫度(包括燃燒物質(zhì)和環(huán)境特征)觀測(cè)，可以直接獲取地下煤火燃燒標(biāo)志，掌握采空區(qū)燃燒前，燃燒初期、中期、后期和衰敗期的各種溫度特征，確定地下煤火燃燒中心位置、預(yù)測(cè)煤火蔓延發(fā)展趨勢(shì)。根據(jù)本實(shí)施例的技術(shù)方案，將煤礦采空區(qū)與火區(qū)地表裂隙同時(shí)進(jìn)行勘查，為火區(qū)治理提供煤火勘查依據(jù)，為采空區(qū)煤火防治與早期治理提供評(píng)估或煤火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)信息。與遙感技術(shù)煤火勘測(cè)相比較，本勘查結(jié)果數(shù)學(xué)精度更高，與物探勘測(cè)技術(shù)相比較煤火信息更直接、更可靠。與鉆探技術(shù)相比較，成本明顯低廉。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于地表裂隙和溫度的煤火勘探方法，其特征在于，包括 對(duì)預(yù)定地區(qū)地表的裂隙和溫度進(jìn)行勘測(cè)和監(jiān)測(cè)，根據(jù)所述裂隙和溫度的勘測(cè)結(jié)果和監(jiān)測(cè)結(jié)果，獲取所述預(yù)定地區(qū)的地下煤火信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤火勘探方法，其特征在于，所述裂隙和溫度的勘測(cè)結(jié)果包括裂隙巖石信息、裂隙溫度信息以及地表燃燒特征信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤火勘探方法，其特征在于，所述裂隙和溫度的監(jiān)測(cè)包括 定期獲取所述預(yù)定地區(qū)的裂隙物理信息；定期獲取所述預(yù)定地區(qū)的裂隙溫度信息；以及定期獲取所述預(yù)定地區(qū)的地表燃燒信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤火勘探方法，其特征在于，所述獲取預(yù)定地區(qū)的地下煤火信息包括根據(jù)預(yù)先采集的所述預(yù)定地區(qū)的地質(zhì)資料和所述裂隙和溫度的勘測(cè)結(jié)果，獲取所述預(yù)定地區(qū)的地下煤火燃燒中心的空間分布特征。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤火勘探方法，其特征在于，所述預(yù)先采集的所述預(yù)定地區(qū)的地質(zhì)資料包括所述預(yù)定地區(qū)的地質(zhì)信息 所述預(yù)定地區(qū)的采礦工程信息；以及所述預(yù)定地區(qū)的地表環(huán)境信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤火勘探方法，其特征在于，所述獲取所述預(yù)定地區(qū)的地下煤火信息還包括對(duì)所述地下煤火燃燒中心空間的裂隙和溫度進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)，獲取所述預(yù)定地區(qū)的地下煤火發(fā)展動(dòng)向信息。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于地表裂隙和溫度的煤火勘探方法，包括對(duì)預(yù)定地區(qū)地表的裂隙和溫度進(jìn)行勘測(cè)和監(jiān)測(cè)，根據(jù)所述裂隙和溫度的勘測(cè)結(jié)果和和監(jiān)測(cè)結(jié)果，獲取所述預(yù)定地區(qū)的地下煤火信息。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本方法將煤礦采空區(qū)與火區(qū)地表裂隙同時(shí)進(jìn)行勘查，為火區(qū)治理提供煤火勘查依據(jù)，為采空區(qū)煤火防治與早期治理提供評(píng)估或煤火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)信息。與遙感技術(shù)煤火勘測(cè)相比較，本勘查結(jié)果數(shù)學(xué)精度更高，與物探勘測(cè)技術(shù)相比較煤火信息更直接、更可靠。與鉆探技術(shù)相比較，成本明顯低廉。
文檔編號(hào)G01V9/00GK102176070SQ20111003334
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者張波, 張?chǎng)? 馬建偉 申請(qǐng)人:神華(北京)遙感勘查有限責(zé)任公司, 神華集團(tuán)有限責(zé)任公司