技术矮验利用同位素测氨技术确定煤炭自燃火源位置参庄矿业集困公司科技部赵桂先参庄矿业集团公司柴里矿解本化太原理工大学郭建巧理等结合柴里矿应用实例故巧技术的实用性和推广应用前景。关键词测氛技术矿山巧火自然发火火灾监测1同位素测氯技术年发现氮Radon至今整整100年了。氛属放射性惰性气体，因其特巧的地球化学性质，被广泛应用于矿床勘、地质测绘、寻找石油和地热资源、地震预报和火山爆发等地球动力现象的研究。20世纪50年代来，英国、前苏联、波兰等国，将其用于煤矿矿井风流、冲击地压、煤岩与斯突出等的研究。山西矿业学院自80年代似来，进行了地面同位素测氛技术探测煤矿自燃火源位及范围的研究，为煤矿防治自燃火灾开巧1新技术途径。
1.1基未原理众所周知，物质由分子组成，而分子是由原子组成，原子是由原子核和电子组成。原子核由质子和中子组成，质子和中子这两种粒子统称为核子。原子核内质子数和中子数之和称为核子数，凡质子数相等而核子数不等的核素称为同位素。当质子数Z82的核素都是不稳定的，属于放射性同位数。自然界中有些核素的原子核能自发的发生变化，从个核素的原子核变成另个核素的原子核，并伴随放出射线，这种现象称为核衰变。常见的核衰变类型有衰变、目衰变和7衰变。放肘性核素在衰变时放出能量，其能量可作为信息被检测出来反映地球体中核素含量及其活动形式与衰变类型，这就是核探测技术的基础。
自然界中存在着3个天然放射系，即钻1：系列、社札系列和钢4：系列。因半衰期很长，故能作为巧体核素存在于岩石、±壤及煤系地层中。铺、牡、俩系经过系列衰变，均产生个在常温常压下气溶胶胶态形式存在的放射性核素氧Rn，其放射性特征如表l.
名称钉号原子巧量尘巧曲衰变放射能量《称符号序数数半衰期的6由表1可见，它们的主要区别在于其半衰期极不致，其中R.222半衰期最长，故将其作为信息来研究地球动力现象。
1.2探测方法氨本身为放射性惰牲气体，其衰变子体为固体粒子。在探测时，既可用测氛气又可巧测其子体来反映母体核素的形态及衰变状态。氨的子体有很强的吸附能力，它能牢固地附着在器物表面。因此，可用不同的方法收集氨或算子体进行测量。
测氯的方法很多，常用的为取气样的方法，使气样进入探测器后进行测量。探测器按工作原理可分为电离室型、闪烁室型、金桂石半导体探测器等，兰种类型的探测器都是测量氮气及其子体衰变时放出的射线的。在放射性物探和环境监测方面应用的有径迹烛刻法及补量测量、活性炭吸附法、杯法、《卡法、半导体仪，《及近年来出现的驻极体测氨法等。按工艺可分为瞬时测量法和累积测唐法，地面多用累积测量法，而在煤矿井下则二者兼用。
1.3择工艺测场选择及测点如晋。根据现场需要，在地面按井巳下对照选巧测场基准点。尝准点般为3个，成垂直方向布晋。巧后在测场区域内进行测点布留，形状力长方形、正方形或不规则方格网，在测量过程中根据情况延伸。
先编号。需要强调的是，测点布置中基准点的选取必须精确。
埋探测杯。如图1所示，探测杯用高吸在附材料制成，其收集面积为12x8每个编号的测点上挖30X30X40长X宽X深的坑，将称口朝下放入，上面用塑料布盖，然后用±掩埋，并记下点号和时间。
测氯仪有3个档次，将其调至的档化。
测量时，将探测杯取出放入仪器电离室即可读出数值，并作记录。
1.4化化化理将现场测得的各测点数据，输入测氯探头数据处理软件包DTH软件包，可得出测值立体固、等值线图、火区异常值立体图1及相应的等值线固，最后给出火区分布平面图，并用八。记八作图。该图可给出火源中屯、、异常区及火区范围发展方向。
1.5氛的析出与温度的关系为1研究低放射性介质升温过程中氨与温度之间的关系，可在低放射性介质测氮试验台上进行。该试验台可作为有源和无源氮析出规律的模拟试验研究。
研究结果表明，氮的析出受温度、压力、构造等影响，尤与温度的关系最密切。氛的迂移自下而上属离子交换的方式，因氮自身不断衰变放出能量，特别是在温度作用下，离子交换速率加快，使其析出率加，如图2所示。
2氧的析出随温度变化的规律柴里矿主采第3层煤，埋藏深度有，经煤科总院抚顺分院鉴定自燃倾向性为级，自然发火期为1.5个月，为了给防灭火工作提供科学依据，我们于1998年12月21日至1999年1月27日，对该矿2334、2349和2工作面利用同位素测氛技术进行了火源位探测，分别给出了探测结果。现2334工作面为例，介绍其应用情况。
2.1探测区概化2334卫作面为缓倾斜煤层工作面，开采深度为4291~477巧，煤层厚度为91左右。该工作面为分层开采，第1分层为综采工作面，开巧时间为1996年3巧；第2分为普通炮采工作面，开采时间办1997年1月；第3分层为综放工作面，开采时间为1997年11月。
巧98年8月停采后准备撤架，撤架期间在其后部采空区发现O达lOOXlO6，撤出47个支架后即对材料道进行1封闭，部分支架没有撤出。采用局部供风的通风方式，在输送机道进行巷道修复后再次准备撤架，但在输送机道隅角处查出O达lOOOxlO6上，无法撤架。
为此，需探明火源点位置及其发展状态，便采取相应措施。
2.2棵结果探测该工作面火源位置采用的是杯积分测量方法。测量仪器选用01杯测氨仪，与真配套使用的是杯，该杯的探测面积为12X8根据地面与井下的实际情况，将该测场起点选在工作面材料道与工作面第3层停采线的交汇处，测点沿工作面停采线方向延伸120和采空区上方90~105布，点距为15X15.，共布68个测点，按制面积11 700.2，方位为NS.如图3所示。
实测时，按预先布置的测点挖3￡：130 [140长宽巧的坑布宜探杯，其顶部用塑料布妖盖，4h后取出探杯立即于探测仪进行测量，定时为3.如记下读数，如发现异常值需增补测点时，可随时进行增补。
将野外所测的结果，输入计算机应用尸7阳专用软件包进行处理，可得到测值、异常值、趋势面立体轺及相应的等值线固，从而可得出工作面探测平面图。
2.3劫果分析从图3中可看出，在测场内存在个连通的异常区及A、B、3个高温热源区。A区为高温度区，影响范围距停采线20~401，距材料道45~7.，位于工作田中部，巧计温度为70~250忙，有向停采线方向扩展的趋势。6区为高温点，影响范围距停采线50~65，距材料道45651，位于工作面中部，预计温度70~l卵t：。区为非闭合升温区，影响范围距停采线13~351，距材料道100~1201，有向下隅角扩展的趋势，预计温度为50~仁。
对撤架有直接影响的是A区和B区，应引起重视和采取相应对策，在撤巧期间如果供氧充足，湿度有可能升高。
2.4探测结果验化根据撤架的需要，针对探测结果，我们于1999年初进行了验证实测，在材料道隅角03年6月在输送机道巧内0达13000 xl06A区的影响范围距停采线20~401，探测结果与实测结果致。目前，该王作面仍在观测中。
3结束语我们矿校合作，在总探面积为43 700.2的3个工作面，共出离温火源点11个，都经过了实验证，完全符合实际，给柴里矿的防灭火工作提供了科学依据。
利用同位豪技术确定煤炭自燃火源位，所测得的火源位置是准确的，可《满足煤矿防灭火的要求。同时，该技术具有方法简便、成本低廉1.2约需12 000元处理探测数据速度快、精度离的优点，因此有广泛的推广应用前景。
山东煤矿学化，现任々庄矿业集田有化责任公司科技部长，教授级高级工程师。地化：山东庄市市中区化马路61号；邮编：277101.
20000229责任编辑巧瑞年
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