一種利用地表異常來確定淺埋藏煤田火源位置的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種淺埋藏煤田火源的確定方法，具體是一種利用地表異常來確定淺 埋藏煤田火源位置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] (1)地球的地質(zhì)運(yùn)動造成本處于底層深處的煤層被抬升到地表，地質(zhì)運(yùn)動的隨機(jī) 性造成了可能會形成傾斜或者急傾斜煤層。有些煤層就會形成暴露在空氣中的煤層露頭。 這就增大了同氧的接觸幾率，更容易被氧化，再滿足一定的蓄熱條件，便會發(fā)生氧化還原反 應(yīng)，造成煤層自燃。
[0003] (2)好多煤層火災(zāi)都發(fā)生在小煤窯開采地區(qū)，這是由于小煤窯的偷挖私采現(xiàn)象嚴(yán) 重，開采結(jié)束后沒有實(shí)施及時有效的防火密閉措施，地下煤層廢棄巷道形成了連接地表氧 氣和地下煤層的通道。為地下煤層自燃提供了供氧環(huán)境，煤層蓄熱達(dá)到一定程度之后就會 發(fā)生自燃，引起煤田火災(zāi)。
[0004] (3)地表塌陷及裂隙
[0005] 地表塌陷和裂隙發(fā)育廣泛也會影響煤層自燃，塌陷以及裂隙給地下煤層形成一個 很好地?zé)煔庋h(huán)系統(tǒng)。地表的裂隙和塌陷不僅可以為煤層提供氧氣，還可以對煤層燃燒過 后產(chǎn)生的煙氣起到一個排放的作用。
[0006] 對于具體火區(qū)而言，新鮮空氣沿裂隙孔隙滲入火區(qū)在火源區(qū)域與煤層發(fā)生氧化燃 燒，隨后其煙氣沿孔隙裂隙逸出地表。
[0007] 在地表移動盆地的拉伸區(qū)域，地表變形值達(dá)到裂隙臨界變形值后，就會產(chǎn)生裂隙， 根據(jù)文文獻(xiàn)，地表裂隙發(fā)育深度D的數(shù)學(xué)表達(dá)式為
[0008]
[0009] 式中：μ、E-地層（表土層）泊松比及彈性模量，MPa;
[0010] P-地層的容重，kN/m3;ε-水平變形值，mm/m;D-裂隙深度，_。
[0011] 根據(jù)資料，地表裂隙寬度b與裂隙深度基本呈正比關(guān)系，
[0012] b=m·D(2)
[0013] 式中：m-比例系數(shù)，一般m=(λ003~(λ015。
[0014] 由于這類地表裂隙的形成以水平拉伸變形為主，雖然同時也受到縱向變形的影響 而在裂隙兩側(cè)形成一定的落差，但因其數(shù)值及影響相對較小，可不予考慮。
[0015] 在煤層上部裂隙帶有各種大小的裂隙，單位長度的裂隙透氣率可以表示為：
[0016]
[0017]式中：
[0018]Κ-單個單位面積和長度裂隙的透氣率；Pf_流體密度，kg/m3;g-重力加速度； b_裂隙寬度，m。
[0019] 巖石的透氣率遠(yuǎn)小于裂隙的透氣率，可以看出煤層燃燒產(chǎn)生的煙氣主要通過裂隙 進(jìn)行運(yùn)移。裂隙和塌陷對于地下火源持續(xù)性燃燒有著重要的關(guān)聯(lián)，所以裂隙和塌陷是火區(qū) 的基本標(biāo)志之一。同時因?yàn)榈叵旅簩尤紵龝觿≡斐商?，從而在地表形成燃燒裂隙和?陷。這也為以后利用塌陷裂隙等地表異常的勘察來尋找火區(qū)提供了理論依據(jù)。
[0020] (4)氣候性因素
[0021] 西北大部分地區(qū)屬大陸性氣候，干旱少雨。很容易就形成利于煤層自燃的蓄熱環(huán) 境。干燥炎熱的氣候條件加速煤的氧化，易導(dǎo)致煤層發(fā)生自燃。
[0022] 現(xiàn)有的同位素測氡法、紅外地面測溫法、自然電場法、磁異常法等只能對火源位置 的所在平面位置進(jìn)行探測，而不能對火源深度進(jìn)行探測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0023] 本發(fā)明的目的在于提供一種成本低、定位迅速的利用地表異常來確定淺埋藏煤田 火源位置的方法，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0024] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0025] 一種利用地表異常來確定淺埋藏煤田火源位置的方法，具體步驟如下：
[0026] (1)地表異?？辈欤和ㄟ^煤田地表異常的勘察，通過手持GPS定位、紅外成像儀、野 外照片描述，地面溫度儀測溫，對調(diào)查點(diǎn)的坐標(biāo)、高程、位置進(jìn)行描述；
[0027] (2)確定異常區(qū)域：對勘察的各種地面異常進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，然后繪制得到塌陷裂 隙區(qū)、熱場異常區(qū)、露頭燃燒區(qū)和煙氣異常區(qū)；
[0028] (3)布置探測孔：在上述確定的異常區(qū)域內(nèi)布置探測孔，針對地表異?？辈旖Y(jié)果 進(jìn)行驗(yàn)證探測；
[0029] (4)驗(yàn)證探測孔位置：在鉆探測孔施工過程中，在鉆孔內(nèi)部進(jìn)行階段測溫，從而確 定探測孔是處于火區(qū)范圍內(nèi)部區(qū)域內(nèi)、火區(qū)范圍邊緣區(qū)域內(nèi)或火區(qū)范圍外部區(qū)域內(nèi)。
[0030] 作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述煤田地表異常包括地表露頭燃燒、地表熱場異常、 煙氣、地面塌陷和裂隙。
[0031] 作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述階段測溫的方法是利用地面鉆孔溫度測量儀從探 測孔的孔口溫度開始測起，孔口位置記作〇m，向下每隔10m測量一次溫度。
[0032] 作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述步驟（4)中進(jìn)行階段測溫時，若從孔口溫度到孔 底溫度逐漸上升，則探測孔處于火區(qū)范圍內(nèi)部區(qū)域內(nèi)。
[0033] 作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述步驟（4)中進(jìn)行階段測溫時，若從孔口溫度到孔 底溫度先上升，后下降，則探測孔處于火區(qū)范圍邊緣區(qū)域內(nèi)。
[0034] 作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述步驟（4)中進(jìn)行階段測溫時，若從孔口溫度到 孔底溫度均處于低溫水平，則探測孔處于火區(qū)范圍外部區(qū)域內(nèi)。
[0035] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0036] 本發(fā)明成本低，定位迅速、準(zhǔn)確，兩種火源探測方法綜合運(yùn)用，地面異常特征探測 相比其它火源探測手段具有成本低，定位迅速的特點(diǎn)，結(jié)合及探測孔驗(yàn)證，使得火源探測結(jié) 果更加精確可靠；利用探測孔擴(kuò)展了傳統(tǒng)火區(qū)探測結(jié)果的維度，利用探測鉆孔進(jìn)行驗(yàn)證，可 以通過鉆孔內(nèi)溫度等信息來確定火源深度，可對火源的三維位置進(jìn)行定位，有助于提高火 區(qū)治理的效果，縮短了治理時間。
【附圖說明】
[0037] 圖1為本發(fā)明的流程示意圖。
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