一種利用地表異常來確定淺埋藏煤田火源位置的方法
【技術領域】
[0001] 本發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】
[0002] (1)地球的地質運動造成本處于底層深處的煤層被抬升到地表，地質運動的隨機 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，便會發生氧化還原反 應，造成煤層自燃。
[0003] (2)好多煤層火災都發生在小煤窯開采地區，這是由于小煤窯的偷挖私采現象嚴 重，開采結束后沒有實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境，煤層蓄熱達到一定程度之后就會 發生自燃，引起煤田火災。
[0004] (3)地表塌陷及裂隙
[0005] 地表塌陷和裂隙發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 很好地煙氣循環系統。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 后產生的煙氣起到一個排放的作用。
[0006] 對于具體火區而言，新鮮空氣沿裂隙孔隙滲入火區在火源區域與煤層發生氧化燃 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域，地表變形值達到裂隙臨界變形值后，就會產生裂隙， 根據文文獻，地表裂隙發育深度D的數學表達式為
[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] 根據資料，地表裂隙寬度b與裂隙深度基本呈正比關系，
[0012] b=m·D(2)
[0013] 式中：m-比例系數，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 而在裂隙兩側形成一定的落差，但因其數值及影響相對較小，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] 巖石的透氣率遠小于裂隙的透氣率，可以看出煤層燃燒產生的煙氣主要通過裂隙 進行運移。裂隙和塌陷對于地下火源持續性燃燒有著重要的關聯，所以裂隙和塌陷是火區 的基本標志之一。同時因為地下煤層燃燒會加劇造成坍塌，從而在地表形成燃燒裂隙和塌 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提供了理論依據。
[0020] (4)氣候性因素
[0021] 西北大部分地區屬大陸性氣候，干旱少雨。很容易就形成利于煤層自燃的蓄熱環 境。干燥炎熱的氣候條件加速煤的氧化，易導致煤層發生自燃。
[0022] 現有的同位素測氡法、紅外地面測溫法、自然電場法、磁異常法等只能對火源位置 的所在平面位置進行探測，而不能對火源深度進行探測。

【發明內容】

[0023] 本發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】中提出的問題。
[0024] 為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
[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)地表異常勘察：通過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，對調查點的坐標、高程、位置進行描述；
[0027] (2)確定異常區域：對勘察的各種地面異常進行數據收集，然后繪制得到塌陷裂 隙區、熱場異常區、露頭燃燒區和煙氣異常區；
[0028] (3)布置探測孔：在上述確定的異常區域內布置探測孔，針對地表異常勘察結果 進行驗證探測；
[0029] (4)驗證探測孔位置：在鉆探測孔施工過程中，在鉆孔內部進行階段測溫，從而確 定探測孔是處于火區范圍內部區域內、火區范圍邊緣區域內或火區范圍外部區域內。
[0030] 作為本發明進一步的方案：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] 作為本發明進一步的方案：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] 作為本發明進一步的方案：所述步驟（4)中進行階段測溫時，若從孔口溫度到孔 底溫度逐漸上升，則探測孔處于火區范圍內部區域內。
[0033] 作為本發明進一步的方案：所述步驟（4)中進行階段測溫時，若從孔口溫度到孔 底溫度先上升，后下降，則探測孔處于火區范圍邊緣區域內。
[0034] 作為本發明再進一步的方案：所述步驟（4)中進行階段測溫時，若從孔口溫度到 孔底溫度均處于低溫水平，則探測孔處于火區范圍外部區域內。
[0035] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：
[0036] 本發明成本低，定位迅速、準確，兩種火源探測方法綜合運用，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，結合及探測孔驗證，使得火源探測結 果更加精確可靠；利用探測孔擴展了傳統火區探測結果的維度，利用探測鉆孔進行驗證，可 以通過鉆孔內溫度等信息來確定火源深度，可對火源的三維位置進行定位，有助于提高火 區治理的效果，縮短了治理時間。
【附圖說明】
[0037] 圖1為本發明的流程示意圖。
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