测氡法和磁法在探测煤矿火区中的应用研究
发布时间：2021-04-01 20:18
我国是煤矿火区多发国家,圈定火区范围和定位火源位置是火区治理的前提。物探手段是火区探测很有前景的方法,但目前探测火区范围和定位火源的物探方法均有一定的缺点,单一方法效果不能满足当前多层煤火的火源定位。分析各种物探方法并结合实际工作发现:测氡法和磁法联合探测火区具有较大优势,具有推广意义。通过对煤火燃烧对氡浓度和氡运移的影响,结合氡的地质模型,分析火区地表的氡值特征。运用分形方法确定测区内氡值异常下限,进而确定氡值异常范围。测氡法探测结果表明,煤火通过对温度、压力、氡运移通道等因素的影响,促进氡的析出和运移,在地表形成氡值异常。通过分析煤火不同燃烧阶段对烧变岩磁性的影响,结合火区模型正演,阐述地表磁场分布规律。通过对磁法数据的反演,判定了强磁性烧变岩区的范围。磁法探测结果表明,在煤增温燃烧至居里点,烧变岩的磁性减弱甚至消失;煤火温度下降后,烧变岩获得磁性形成较强的热剩磁。通过分析氡值异常区域和强磁性烧变岩体的空间关系,将火区划分为正常区域、增温燃烧区、降温燃烧区和煤火熄灭区域,并预测火区的发展历程和发展方向。
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?２３８Ｕ系衰变示意图??Ｆｉｇ．?２－１?Ｓｃｈｅｍｅ?ｆｏｒ?ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ?ｏｆ?２ｊ８Ｕ?ａｎｄ?ｉｔｓ?ｄａｕｇｈｔｅｒｓ??２．２．２氡析出和运移规律研究??
?太原理工大学硕士研宂生学位论文???运移产生影响。??铀是一种很活泼的金属元素，在高温和氧化环境下易于氧化成更高化合价的盐（＋４、??＋６）；镭的化学性质却比较不活泼，生成的硫酸盐和碳酸盐微溶于水。当在高温环境下，??铀容易向低温区域运移，而镭吸附在硫酸盐和碳酸盐的导水裂隙面上。铀、镭的这种运??动特性对于地层深部的氡向浅部运移是有利的，煤火可以加强地层中的氡向地表运移。??含铀矿石的射气系数的试验研宄发现，含铀矿石所处环境的温度越高，在高温环境下所??处的时间越长，析出的氡也越多，如图２－５所示。??１２０?；??１００?：??８。—：??＾?６０?：?■碳质页岩??ｓ?＾?＾?▲铝硅铀矿砂岩??：铜铀云母??２０?－：??０?：?；?ｉ??０?２０?４０?６０?８０??温度（Ｘ：）??图２－５温度对岩石射气系数的影响??Ｆｉｇ?２－５?Ｓｈｏｔ?ａｆｆｅｃｔ?ｇａｓ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ?ｏｆ?ｒｏｃｋ??Ａ．Ｈ．苏尔坦霍耶夫等［苏］（１９８３年）［３７］认为在高温条件下，由于岩矿石脱水及晶格破??坏导致氡析出量的增加。Ｂ．ＡＨｕｋｕｔｋｕｈ［苏］对含铀矿石加热至不同温度，每３ｈ测量一次??矿石析出的氡，结果表明：温度影响氡的析出量；温度越高氡的析出量越多，结果如图??２－６。??１６??
?太原理工大学硕士研究生学位论文???麵ｄ??圈毫??图２－７乌达火区地貌??Ｆｉｇ．?２－７?Ｗｕｄａ?ｆｉｒｅ?ｚｏｎｅ?ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ??Ａ．Ｈ．苏尔坦霍耶夫等［苏］使用超声波通过含铀矿石，发现岩石的射气系数明显增加，??并指出这是由于孔裂隙的涨缩引使得吸附氡获得能量成为自由氡［３７］。由氡的“团簇”理论??可知，氡自身受到浮力与自身重力之差，使得地层中的氡不断向地表运移。结合２．２．２??节中有关氡运移的理论研究可知：因煤火燃烧使地层产生大量的孔裂隙，为氡的运移提??供了通道；孔裂隙的自身的抽气作用，也造成地表氡浓度上升。??结合火区的发展历程分析可知，火区形成初期，影响地表氡值分布的主要因素是地??层温度和采煤对上覆岩层造成的孔裂隙。其中，采煤对地表氡浓度影响最为明显。随着??火区发展，煤火燃烧产生的高温髙压是影响地表氡值的重要因素。在火区发展后期，燃??尽区孔裂隙发育是影响地表氡值的主要因素。总之，火区的发展有利于氡的富集、析出??和运移，使得地层内部的氡运移到地表形成异常。??１８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]地下煤层自燃区岩石磁性增强特征及机理研究——以内蒙古乌达和宁夏汝萁沟煤矿为例[J]. 熊盛青,于长春. 地球物理学报. 2013(08)
[2]低射气介质地区浅部土壤氡气迁移规律研究[J]. 李伟,刘鸿福,张新军,陈峰,梁桂玲. 原子能科学技术. 2013(02)
[3]基于遥感技术的乌达煤田火区变化监测[J]. 蒋卫国,武建军,顾磊,刘晓晨,李晓秀. 煤炭学报. 2010(06)
[4]基于分形方法确定合肥大兴地区土壤中Cd元素的异常下限[J]. 汪伟,张颖慧,袁峰,李湘凌,周涛发. 环境科学与管理. 2009(05)
[5]测氡法探测煤层自燃区浅议[J]. 李建军,刘鸿福,梁仁旺. 中国煤炭. 2009(01)
[6]高分辨和瞬变电磁法在煤田火区环境地质灾害治理中的应用[J]. 蔡忠勇. 中国矿业. 2008(09)
[7]中国煤矿火灾防治技术现状与趋势[J]. 梁运涛,罗海珠. 煤炭学报. 2008(02)
[8]磁法在煤火探测中的应用[J]. 朱晓颖,于长春,熊盛青,陈斌. 物探与化探. 2007(02)
[9]煤自燃逐步自活化反应理论[J]. 陆伟,胡千庭,仲晓星,王德明. 中国矿业大学学报. 2007(01)
[10]测氡技术和激发极化法在地下多层煤层火区探测中的尝试[J]. 杨华. 山西煤炭. 2005(03)
硕士论文
[1]用测氡技术和激发极化法探测地下多层煤层火区位置和范围的尝试[D]. 杨华.太原理工大学 2003
本文编号：3113911
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【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?２３８Ｕ系衰变示意图??Ｆｉｇ．?２－１?Ｓｃｈｅｍｅ?ｆｏｒ?ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ?ｏｆ?２ｊ８Ｕ?ａｎｄ?ｉｔｓ?ｄａｕｇｈｔｅｒｓ??２．２．２氡析出和运移规律研究??
?太原理工大学硕士研宂生学位论文???运移产生影响。??铀是一种很活泼的金属元素，在高温和氧化环境下易于氧化成更高化合价的盐（＋４、??＋６）；镭的化学性质却比较不活泼，生成的硫酸盐和碳酸盐微溶于水。当在高温环境下，??铀容易向低温区域运移，而镭吸附在硫酸盐和碳酸盐的导水裂隙面上。铀、镭的这种运??动特性对于地层深部的氡向浅部运移是有利的，煤火可以加强地层中的氡向地表运移。??含铀矿石的射气系数的试验研宄发现，含铀矿石所处环境的温度越高，在高温环境下所??处的时间越长，析出的氡也越多，如图２－５所示。??１２０?；??１００?：??８。—：??＾?６０?：?■碳质页岩??ｓ?＾?＾?▲铝硅铀矿砂岩??：铜铀云母??２０?－：??０?：?；?ｉ??０?２０?４０?６０?８０??温度（Ｘ：）??图２－５温度对岩石射气系数的影响??Ｆｉｇ?２－５?Ｓｈｏｔ?ａｆｆｅｃｔ?ｇａｓ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ?ｏｆ?ｒｏｃｋ??Ａ．Ｈ．苏尔坦霍耶夫等［苏］（１９８３年）［３７］认为在高温条件下，由于岩矿石脱水及晶格破??坏导致氡析出量的增加。Ｂ．ＡＨｕｋｕｔｋｕｈ［苏］对含铀矿石加热至不同温度，每３ｈ测量一次??矿石析出的氡，结果表明：温度影响氡的析出量；温度越高氡的析出量越多，结果如图??２－６。??１６??
?太原理工大学硕士研究生学位论文???麵ｄ??圈毫??图２－７乌达火区地貌??Ｆｉｇ．?２－７?Ｗｕｄａ?ｆｉｒｅ?ｚｏｎｅ?ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ??Ａ．Ｈ．苏尔坦霍耶夫等［苏］使用超声波通过含铀矿石，发现岩石的射气系数明显增加，??并指出这是由于孔裂隙的涨缩引使得吸附氡获得能量成为自由氡［３７］。由氡的“团簇”理论??可知，氡自身受到浮力与自身重力之差，使得地层中的氡不断向地表运移。结合２．２．２??节中有关氡运移的理论研究可知：因煤火燃烧使地层产生大量的孔裂隙，为氡的运移提??供了通道；孔裂隙的自身的抽气作用，也造成地表氡浓度上升。??结合火区的发展历程分析可知，火区形成初期，影响地表氡值分布的主要因素是地??层温度和采煤对上覆岩层造成的孔裂隙。其中，采煤对地表氡浓度影响最为明显。随着??火区发展，煤火燃烧产生的高温髙压是影响地表氡值的重要因素。在火区发展后期，燃??尽区孔裂隙发育是影响地表氡值的主要因素。总之，火区的发展有利于氡的富集、析出??和运移，使得地层内部的氡运移到地表形成异常。??１８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]地下煤层自燃区岩石磁性增强特征及机理研究——以内蒙古乌达和宁夏汝萁沟煤矿为例[J]. 熊盛青,于长春. 地球物理学报. 2013(08)
[2]低射气介质地区浅部土壤氡气迁移规律研究[J]. 李伟,刘鸿福,张新军,陈峰,梁桂玲. 原子能科学技术. 2013(02)
[3]基于遥感技术的乌达煤田火区变化监测[J]. 蒋卫国,武建军,顾磊,刘晓晨,李晓秀. 煤炭学报. 2010(06)
[4]基于分形方法确定合肥大兴地区土壤中Cd元素的异常下限[J]. 汪伟,张颖慧,袁峰,李湘凌,周涛发. 环境科学与管理. 2009(05)
[5]测氡法探测煤层自燃区浅议[J]. 李建军,刘鸿福,梁仁旺. 中国煤炭. 2009(01)
[6]高分辨和瞬变电磁法在煤田火区环境地质灾害治理中的应用[J]. 蔡忠勇. 中国矿业. 2008(09)
[7]中国煤矿火灾防治技术现状与趋势[J]. 梁运涛,罗海珠. 煤炭学报. 2008(02)
[8]磁法在煤火探测中的应用[J]. 朱晓颖,于长春,熊盛青,陈斌. 物探与化探. 2007(02)
[9]煤自燃逐步自活化反应理论[J]. 陆伟,胡千庭,仲晓星,王德明. 中国矿业大学学报. 2007(01)
[10]测氡技术和激发极化法在地下多层煤层火区探测中的尝试[J]. 杨华. 山西煤炭. 2005(03)
硕士论文
[1]用测氡技术和激发极化法探测地下多层煤层火区位置和范围的尝试[D]. 杨华.太原理工大学 2003
本文编号：3113911
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