一種地下不同層位煤巖層中氡氣析出濃度原位測定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤炭地下開采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種地下不同層位煤巖層中氡氣析出濃度原位測定方法，主要適用于我國西部淺埋深煤巖層且單層厚度大于0.5m的地下不同層位煤巖層中。
【背景技術(shù)】
[0002]氡氣是一種無色無味的天然放射性的稀有氣體，很難被人察覺，長期吸入氡氣會對人的健康帶來傷害，人們習(xí)慣稱氡氣為“隱形殺手”。氡廣泛分布于地殼中，其活動性很強，在自然條件下具有較好的迀移能力，其在地質(zhì)環(huán)境中除以氣態(tài)方式迀移外，還能以溶解態(tài)伴隨地下水和土壤水迀移;氡氣在井下至少400m左右的范圍內(nèi)能夠從地下煤巖層中運移到地表。氡氣向上迀移過程中，會進(jìn)入到井下工作面和巷道空間，形成較高濃度的氡氣。煤礦井下氡氣濃度約是地面環(huán)境中的10倍，井下氡及其子體超過國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的幾倍甚至幾十倍。因此，對不同層位煤巖層中氡氣濃度進(jìn)行準(zhǔn)確測量顯得尤為重要，這是保證井下工人生命健康安全的重要保障。另外，國內(nèi)外研究表明，地震、火山等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時均會出現(xiàn)氡異?，F(xiàn)象，因此，可以通過氡監(jiān)測來進(jìn)行地震等地質(zhì)災(zāi)害探測。氡氣探測技術(shù)作為一種很有發(fā)展前途的地球物理勘探方法，從某種程度上說為采動覆巖裂隙探測、煤礦隱伏地質(zhì)構(gòu)造探測、煤層自燃發(fā)火區(qū)探測以及煤與瓦斯突出等煤巖動力災(zāi)害的預(yù)測預(yù)報提供了一種極具前景的探測手段。
[0003]由于氡具有放射性，即使?jié)舛群苄?，也可被測出；同時它又具有惰性氣體的地球物理化學(xué)性質(zhì)，即在微裂隙或微孔隙中可傳輸和積聚，這就為在地表進(jìn)行氡氣探測提供了依據(jù)。人們曾通過建立氡氣運移數(shù)理模型，推導(dǎo)出了沿地下深度方向不同層位煤巖層中氡氣析出濃度的數(shù)理表達(dá)式。為了進(jìn)一步驗證和完善理論推導(dǎo)結(jié)果，就必須對地下不同層位煤巖層中氡氣析出濃度進(jìn)行測定。目前，針對地下不同層位煤巖層中氡氣析出濃度測定主要是通過在現(xiàn)場選取煤巖樣，然后送至實驗室進(jìn)行測量。由于尺寸效應(yīng)和外界環(huán)境因素的影響，從而導(dǎo)致最終測量結(jié)果與現(xiàn)場實際情況差別較大，更無法對理論推導(dǎo)結(jié)果進(jìn)行驗證和
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種地下不同層位煤巖層中氡氣析出濃度原位測定方法，該方法只需在已有的勘探鉆孔內(nèi)即可完成所有層位煤巖層中氡氣析出濃度的測量，并能消除尺寸效應(yīng)和外界環(huán)境因素對測量結(jié)果的干擾，可以真正實現(xiàn)現(xiàn)場原位測定。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種地下不同層位煤巖層中氡氣析出濃度原位測定方法，步驟如下:
[0006]a.根據(jù)工作面地表已有的勘探鉆孔位置，并結(jié)合工作面地質(zhì)剖面圖信息，確定出所需進(jìn)行氡氣析出濃度測定的地下不同層位煤巖層，并自上而下分別編號為L1-Ln;
[0007]b.打開連續(xù)測氡儀工作Ih后，根據(jù)現(xiàn)場氣壓和溫濕度情況，自動校準(zhǔn)連續(xù)測氡儀的測定系數(shù)，以便獲得準(zhǔn)確的測量結(jié)果，校準(zhǔn)完成后關(guān)閉連續(xù)測氡儀；
[0008]c.將圓柱形空心橡膠活塞通過其上表面上的中心孔固定套裝在帶有刻度的塑料軟管的端頭上，并將套有圓柱形空心橡膠活塞的塑料軟管端頭放入勘探鉆孔內(nèi)，所述塑料軟管的另一端與微型抽氣栗相連;所述圓柱形空心橡膠活塞側(cè)壁中點對稱設(shè)有四個進(jìn)氣小孔，圓柱形空心橡膠活塞的外徑與勘探鉆孔孔徑相匹配，所述中心孔的孔徑與塑料軟管的外徑相匹配;所述微型抽氣栗通過橡膠軟管與連續(xù)測氡儀相連；
[0009]d.測量L1煤巖層中的氡氣析出濃度時，將橡膠活塞的下表面與1^煤巖層的下邊界對齊，先打開微型抽氣栗工作Ih后，然后再打開連續(xù)測氡儀開始測量，每測量Ih記錄一個測定數(shù)據(jù)，共連續(xù)測量3h，并將獲得的三個測定數(shù)據(jù)分別記錄為C11、&2和&3，取三者的平均值作為Li煤巖層中的氡氣析出濃度，記為Ci ；
[0010]e.按照步驟d，依次測量L2、L3……Ln，并分別將最終測量結(jié)果記為C2、C3……Cn，直至測量結(jié)束。
[0011]優(yōu)選的，所述圓柱形空心橡膠活塞的高度為5?10cm，所述進(jìn)氣小孔孔徑為5mm。
[0012]優(yōu)選的，所述塑料軟管的孔徑為10mm，所述橡膠軟管的孔徑為5mm。
[0013]優(yōu)選的，所述的連續(xù)測氡儀的型號為KJD-2000R。
[0014]優(yōu)選的，所述的微型抽氣栗的工作流量為lL/min。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明無需再從工作面地表向地下打深鉆孔，只需在已有的勘探鉆孔內(nèi)即可完成所有層位煤巖層中氡氣析出濃度的測量，并消除了尺寸效應(yīng)和外界環(huán)境因素對測量結(jié)果的干擾，真正實現(xiàn)了現(xiàn)場原位測定。該方法通過圓柱形空心橡膠活塞、微型抽氣栗、連續(xù)測氡儀和軟管即可實現(xiàn)所有層位煤巖層中氡氣析出濃度的測量，整個過程安裝工程量小，測量數(shù)據(jù)獲取容易，且不受煤礦井下具體開采條件的限制，可操作性強，成本低，效率高，具有廣泛的實用性和推廣性。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的現(xiàn)場原位測定工作示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明中圓柱形空心橡膠活塞的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖中:1、工作面地表，2、勘探鉆孔，3、圓柱形空心橡膠活塞，4、塑料軟管，5、微型抽氣栗，6、橡膠軟管，7、連續(xù)測氡儀，8、中心孔，9、進(jìn)氣小孔。
【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0020]如圖1和圖2所示，一種地下不同層位煤巖層中氡氣析出濃度原位測定方法，包括以下步驟:
[0021]a.根據(jù)工作面地表I已有的勘探鉆孔2位置，并結(jié)合工作面地質(zhì)剖面圖信息，確定出所需進(jìn)行氡氣析出濃度測定的地下不同層位煤巖層，并自上而下分別編號為L1?Ln;
[0022]b.打開連續(xù)測氡儀7工作Ih后，根據(jù)現(xiàn)場氣壓和溫濕度情況，自動校準(zhǔn)連續(xù)測氡儀7的測定系數(shù)，以便獲得準(zhǔn)確的測量結(jié)果，校準(zhǔn)完成后關(guān)閉連續(xù)測氡儀7;
[0023]c.將圓柱形空心橡膠活塞3通過其上表面上的中心孔8固定套裝在帶有刻度的塑料軟管4的端頭上，并將套有圓柱形空心橡膠活塞3的塑料軟管4端頭放入勘探鉆孔2內(nèi)，所述塑料軟管4的另一端與微型抽氣栗5相連;所述圓柱形空心橡膠活塞3側(cè)壁中點對稱設(shè)有四個進(jìn)氣小孔9，圓柱形空心橡膠活塞3的外徑與勘探鉆孔2孔徑相匹配，所述中心孔8的孔徑與塑料軟管4的外徑相匹配;所述微型抽氣栗5通過橡膠軟管6與連續(xù)測氡儀7相連；
[0024]d.測量L1煤巖層中的氡氣析出濃度時，將橡膠活塞3的下表面與1^煤巖層的下邊界對齊，先打開微型抽氣栗5工作Ih后，然后再打開連續(xù)測氡儀7開始測量，每測量Ih記錄一個測定數(shù)據(jù)，共連續(xù)測量3h，并將獲得的三個測定數(shù)據(jù)分別記錄為C11、&2和&3，取三者的平均值作為Li煤巖層中的氡氣析出濃度，記為Cl;
[0025]e.按照步驟d，依次測量L2、L3……Ln，并分別將最終測量結(jié)果記為C2、C3……Cn，直至測量結(jié)束。
[0026]為了更精確的測得不同層位煤巖層中氡氣析出的濃度，所述圓柱形空心橡膠活塞3的高度為5?10cm，所述進(jìn)氣小孔9孔徑為5mm。
[0027]為了使氡氣能更均勻穩(wěn)定地在軟管內(nèi)流動，使測量結(jié)果更精確，所述塑料軟管4的孔徑為10mm，所述橡膠軟管6的孔徑為5mm。
[0028]所述的連續(xù)測氡儀7的型號可以為KJD-2000R、RAD7、BY68-1027、HYB03-BH3212或SLT-2000R;為了降低成本和適用于室外低溫條件，本發(fā)明中選用的連續(xù)測氡儀7的型號是KJD-2000R。
[0029]為了使氡氣能更均勻穩(wěn)定地在軟管內(nèi)流動，使測量結(jié)果更精確，所述的微型抽氣栗5的工作流量為lL/min。
【主權(quán)項】
1.一種地下不同層位煤巖層中氡氣析出濃度原位測定方法，其特征在于:包括以下步驟: a.根據(jù)工作面地表(I)已有的勘探鉆孔(2)位置，并結(jié)合工作面地質(zhì)剖面圖信息，確定出所需進(jìn)行氡氣析出濃度測定的地下不同層位煤巖層，并自上而下分別編號為L1?Ln; b.打開連續(xù)測氡儀(7)工作Ih后，根據(jù)現(xiàn)場氣壓和溫濕度情況，自動校準(zhǔn)連續(xù)測氡儀(7)的測定系數(shù)，以便獲得準(zhǔn)確的測量結(jié)果，校準(zhǔn)完成后關(guān)閉連續(xù)測氡儀(7);c.將圓柱形空心橡膠活塞(3)通過其上表面上的中心孔(8)固定套裝在帶有刻度的塑料軟管(4)的端頭上，并將套有圓柱形空心橡膠活塞(3)的塑料軟管(4)端頭放入勘探鉆孔(2)內(nèi)，所述塑料軟管(4)的另一端與微型抽氣栗(5)相連;所述圓柱形空心橡膠活塞(3)側(cè)壁中點對稱設(shè)有四個進(jìn)氣小孔(9)，圓柱形空心橡膠活塞(3)的外徑與勘探鉆孔(2)孔徑相匹配，所述中心孔(8)的孔徑與塑料軟管(4)的外徑相匹配;所述微型抽氣栗(5)通過橡膠軟管(6)與連續(xù)測氡儀(7)相連； d.測量L1煤巖層中的氡氣析出濃度時，將橡膠活塞(3)的下表面與L1煤巖層的下邊界對齊，先打開微型抽氣栗(5)工作Ih后，然后再打開連續(xù)測氡儀(7)開始測量，每測量Ih記錄一個測定數(shù)據(jù)，共連續(xù)測量3h，并將獲得的三個測定數(shù)據(jù)分別記錄為Cn、C1:^PC13，取三者的平均值作為L1煤巖層中的氡氣析出濃度，記為C1; e.按照步驟d，依次測量L2、L3……Ln，并分別將最終測量結(jié)果記為C2、C3……U，直至測量結(jié)束。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地下不同層位煤巖層中氡氣析出濃度原位測定方法，其特征在于:所述圓柱形空心橡膠活塞(3)的高度為5?10cm，所述進(jìn)氣小孔(9)孔徑為5mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種地下不同層位煤巖層中氡氣析出濃度原位測定方法，其特征在于:所述塑料軟管(4)的孔徑為10mm，所述橡膠軟管(6)的孔徑為5mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種地下不同層位煤巖層中氡氣析出濃度原位測定方法，其特征在于:所述的連續(xù)測氡儀(7)的型號為KJD-2000R。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種地下不同層位煤巖層中氡氣析出濃度原位測定方法，其特征在于:所述的微型抽氣栗(5)的工作流量為lL/min。
【專利摘要】一種地下不同層位煤巖層中氡氣析出濃度原位測定方法，包括步驟：確定進(jìn)行氡氣析出濃度測定的地下不同層位煤巖層，并分別編號為L1～Ln；自動校準(zhǔn)連續(xù)測氡儀(7)的測定系數(shù)；將圓柱形空心橡膠活塞(3)固定套裝在塑料軟管(4)的端頭上，并將其放入勘探鉆孔(2)內(nèi)；測量L1中的氡氣析出濃度時，每測量1h記錄一個數(shù)據(jù)，連續(xù)測量3h，將獲得的三個數(shù)據(jù)分別記錄為C11、C12和C13，取三者的平均值作為L1中的氡氣析出濃度，記為C1；依次測量L2、L3……Ln，并分別將最終測量結(jié)果記為C2、C3……Cn。本發(fā)明只需在已有的勘探鉆孔內(nèi)即可完成所有層位煤巖層中氡氣析出濃度的測量，消除了尺寸效應(yīng)和外界環(huán)境因素對測量結(jié)果的干擾，真正實現(xiàn)了現(xiàn)場原位測定。
【IPC分類】E21B49/08
【公開號】CN105545299
【申請?zhí)枴緾N201510893267
【發(fā)明人】張煒, 張東升, 吳立新, 劉洪林, 李娟娟, 王宏志
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月8日