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★科技创新★ 同位素测氡法在 柳湾矿自燃火源位置探测中的应用 邬剑明 刘 艳 周春山 (太原理工大学矿业工程学院，山西省太原市，030024) 摘要 阐述了同位素测氡法的探测原理，介绍了该方法在柳湾矿自燃火源位置探测中 的成功应用。 实践证明，该方法是解决煤矿自燃火灾治理难题的关键技术，具有重要的推广 价值。 关键词 同位素测氡法 煤炭自燃 火源探测 种粒子统称为核子。原子核内质子数和中子数之和 1 传统煤炭自燃火源位置探测方法 称为核子数(A)，凡质子数相等但核子数不等的 目前，国内外煤炭自燃火源探测方法主要有： 核素称为同位素。质子数Z82的核素都是不稳 温度(辐射能量)法，包括红外测定法和煤或围岩 定的，属于放射性核素。自然界中有些核素的原子 温度测定法；磁探法；电阻率法；气体测量法；无 核能自发地产生变化，从一个核素的原子核变成另 线电波法；地质雷达探测法；遥感法；计算机数值 一核素的原子核，并伴随放出射线，这种现象称为 模拟法；同位素测氡法。 核变，常见的衰变类型有口衰变、p衰变、y衰变。 上述各种方法都有自己的优缺点和使用范围。 放射性核素在衰变时放出能量，其能量可作为 红外探测法主要应用于较近距离自燃火源的探测； 信息被检测出来而反映地球体中核素含量及其活动 磁探法、电阻率法、遥感法主要适用于煤田自然发 形式与衰变类型，这就是核探测技术的基础。 火火区且火源温度较高火区的探测；气体测量法能 氡作为放射性同位素，其衰变的子体为固体粒 确定高温区域的温度，但不能准确地确定高温区域 子，因此在测量时既可测氡气，又可测其子体而反 位置和发展变化速度；无线电法、地质雷达法和计 映母体核素的形态及变化状况。氡子体有很强的吸 算机模拟法仍在试验阶段。 附能力，它们能牢固地附着在器物表面。因此可用 太原理工大学发明的煤层自燃火源位置的精确 不同的方法将氡或其子体收集进行测量。 探测技术(同位素测氡法)不受地形影响，探测深 氡的析出受岩性、矿物粒度、空隙度、气压、 地应力、地下水及介质温度等因素影响。为了研究 度大，可达到500～800m深处；精度高，火源中 心位置90％，边缘位置85％；操作简便、投资少、 低放射性介质(土壤、煤、岩石等)升温过程中氡 速度快，不仅能给出火源的位置范围，而且能给出 的析出与温度之间的关系，太原理工大学矿业工程 火势发展趋势及温度值。同位素测氡法在我国各大 学院自行研制了“低放射性介质测氡实验台”。将 矿区及澳大利亚进行了成功应用，是当前比较成熟 采集的西山焦煤集团杜儿坪矿的新鲜煤样筛选为 的煤层自燃火源位置探测技术。 种粒度等级进行加温氡测定，结果表明，随温度的 2同位素测氡法基本原理 上升，煤样中的氡析出强度有显著的增加，且粒度 原子核由质子(Z)和中子(N)组成，这两越小，氡的析出量在相同温度下越大，当达到一定 同位素测氧法在柳湾矿白燃火源位置探测中的应用 37 万方数据 温度后趋势逐渐变缓，如图1所示。 根据实际情况，由柳湾矿地质科配合，根据井