本發(fā)明涉及地球物理勘探，特別是一種煤田火區(qū)充磁注漿滅火效果監(jiān)測方法及復(fù)燃區(qū)域定位方法。

背景技術(shù)：

1、在煤田火區(qū)治理工程中，注漿滅火是一種常見的工程措施，其原理是通過向火區(qū)注入泥漿、膏狀物質(zhì)或水基漿液，將高溫煤體隔絕，減少氧氣的滲入，從而抑制燃燒。在注漿工程中，由于地下的燒空區(qū)、裂縫及供氧通道十分復(fù)雜，漿液往往無法填充全部的空區(qū)、孔洞及裂隙空間，因此，短期的滅火工程雖然取得了一定成效，但復(fù)燃的風(fēng)險依然存在。

2、在注漿效果檢測及火區(qū)復(fù)燃區(qū)域快速定位方面，常規(guī)手段為地質(zhì)雷達、超聲波、聲波、電法、磁法等，但其效果并不盡人意，其最主要的原因是煤田火區(qū)地下展布情況十分復(fù)雜，導(dǎo)致各類手段的探測信號無法與異常信號相分離。因此，本領(lǐng)域亟須一種能夠?qū){液進行示蹤，且能夠增強地下火區(qū)感應(yīng)異常信號的方法來快速定位復(fù)燃區(qū)域。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種煤田火區(qū)充磁注漿滅火效果監(jiān)測方法及復(fù)燃區(qū)域定位方法，利用混合注漿漿液與漿液周邊原始圍巖的較強剩余磁性明顯區(qū)別，能夠清晰地識別地下漿液的展布形態(tài)，從而達到檢測注漿滅火效果的目的。此外，由于發(fā)生二次復(fù)燃時，可以通過磁法掃面快速定位復(fù)燃消磁區(qū)域，從而為復(fù)燃火區(qū)治理提供精準位置信息。

2、本發(fā)明公開了一種煤田火區(qū)充磁注漿滅火效果監(jiān)測方法，包括：

3、s1：將可磁化的合金粉末顆粒與超細膨潤土粉末、表面活性劑、水充分攪拌混合，烘干形成合金粉末混合塊；對合金粉末混合塊充磁并粉碎得到合金粉末包裹體顆粒；

4、s2：基于地下煤田隱蔽火區(qū)在地面上的投影范圍確定磁法掃面區(qū)域，對磁法掃面區(qū)域進行磁法掃面以獲取初始磁異常信息；

5、s3：將合金粉末包裹體顆粒與原漿液混合得到混合注漿漿液；

6、s4：基于投影范圍確定充磁線圈的位置并完成安裝；

7、s5：向地下燒空區(qū)及裂隙灌注混合注漿漿液，并通過充磁線圈對混合注漿漿液進行充磁；

8、s6：完成灌注后對磁法掃面區(qū)域進行磁法掃面以獲取注漿后磁異常信息，通過注漿后磁異常信息、初始磁異常信息確定混合注漿漿液的空間分布形態(tài)，以判斷注漿滅火效果。

9、進一步地，所述的步驟s1，包括：

10、s101：將釹鐵礦合金原材料通過機械粉碎、研磨與篩選的方式制作成合金粉末顆粒，其粒徑尺寸為5~20微米；

11、s102：將超細膨潤土粉末、表面活性劑、合金粉末顆粒、水按照質(zhì)量18：1：3：90的比例充分攪拌混合，并置于容器內(nèi)進行烘干，形成合金粉末混合塊；其中，超細膨潤土粉末的粒徑小于1微米，表面活性劑為十二烷基硫酸鈉；

12、s103：通過充磁機設(shè)備，將合金粉末混合塊進行充磁；

13、s104：將合金粉末混合塊通過破碎機進行機械粉碎，利用篩選機篩選得到粒徑大小為6~25微米的合金粉末包裹體顆粒。

14、進一步地，所述的步驟s2，包括：

15、s201：根據(jù)地表燒空坍塌裂隙情況、地表溫度異常，確定地下煤田隱蔽火區(qū)在地面上的投影范圍，以及投影范圍的最長軸；

16、s202：確定以最長軸的中線點為磁法掃面區(qū)域的幾何中心，并基于最長軸的長度確定正方形的磁法掃面區(qū)域的邊長長度；

17、s203：利用高精度質(zhì)子磁力儀，對磁法掃面區(qū)域按照0.5m×0.5m的網(wǎng)格間距，記錄不同位置的磁場強度，進行磁法掃面數(shù)據(jù)采集；

18、s204：對采集到的磁法掃面數(shù)據(jù)進行日變改正、梯度改正、高度改正及磁力化極的一系列數(shù)據(jù)處理后，得到初始磁異常信息。

19、進一步地，所述的步驟s3，包括：

20、將注漿漿液與合金粉末包裹體顆粒按照10:1的質(zhì)量比例進行均勻混合，得到具備磁響應(yīng)特性的混合注漿漿液。

21、進一步地，所述的步驟s4，包括：

22、s401：確定充磁線圈位置：以最長軸的中線點為圓心，最長軸為半徑確定在地面上的圓形的線圈參照位置，使得投影范圍完全處于線圈參照位置內(nèi)，在線圈參照位置內(nèi)邊緣上每間隔1~2m垂直埋設(shè)一個2m高的固定樁，用于固定充磁線圈；

23、s402：充磁線圈的安裝：將供電線纜以垂直螺旋線圈的形式纏繞于固定樁外沿，纏繞高度為固定樁的高度，供電線纜的首、尾端點分別連接大功率脈沖電源的正、負極。

24、進一步地，所述的步驟s5，之前還包括：

25、布設(shè)鉆孔，鉆孔用于注入混合注漿漿液；

26、火區(qū)注水降溫：對鉆孔及其周邊區(qū)域進行高壓注水降溫，使得火區(qū)的溫度降至100℃以下。

27、進一步地，所述的步驟s5，之前還包括：確定混合注漿漿液的固結(jié)時間；

28、所述的步驟s5，包括：

29、s501：利用注漿設(shè)備將混合注漿漿液通過鉆孔灌注于地下燒空區(qū)及裂隙；

30、s502：當注漿過程超過t/2后，每進行60分鐘注漿工程需進行一次充磁工作，每次充磁10分鐘；注漿結(jié)束后，進行連續(xù)t時間的充磁工作；

31、其中，t為混合注漿漿液的固結(jié)時間。

32、進一步地，所述的步驟s6，包括：

33、s601：注漿結(jié)束并經(jīng)過t時間后，進行磁法掃面以獲取注漿后磁異常信息；

34、s602：通過注漿前后的注漿后磁異常信息、初始磁異常信息，來計算混合注漿漿液引起的磁異常值，表達式如下：

35、δt漿=δtn-δt0；

36、其中，δt0為初始磁異常信息的磁異常值，δtn為注漿后磁異常信息的磁異常值，δt漿為混合注漿漿液引起的磁異常值；

37、s603：通過δt漿的三維正反演，確定地下合金粉末包裹體的磁源分布，從而確定混合注漿漿液的空間分布形態(tài)，并基于空間分布形態(tài)判斷注漿滅火效果。

38、本發(fā)明還公開了一種復(fù)燃區(qū)域定位方法，該方法是基于如上所述的煤田火區(qū)充磁注漿滅火效果監(jiān)測方法實現(xiàn)的，所述的復(fù)燃區(qū)域定位方法包括：

39、注漿滅火工程結(jié)束后，在火區(qū)有復(fù)燃跡象時再次對磁法掃面區(qū)域進行磁法掃面以獲取第三磁異常信息；并基于第三磁異常信息和注漿后磁異常信息來確定地下的混合注漿漿液發(fā)生退磁的對應(yīng)區(qū)域，從而確定火區(qū)復(fù)燃區(qū)域。

40、進一步地，所述的復(fù)燃區(qū)域定位方法具體包括：

41、注漿滅火工程結(jié)束后，當發(fā)現(xiàn)火區(qū)有復(fù)燃跡象導(dǎo)致地表溫度升高的情況，則再次對磁法掃面區(qū)域進行磁法掃面以獲取第三磁異常信息；

42、火區(qū)復(fù)燃后引起的磁異常值的計算表達式如下：

43、δt復(fù)=δtm-δtn；

44、其中，δt復(fù)為火區(qū)復(fù)燃所引起的磁異常值；δtm為第三磁異常信息的磁異常值；δtn為注漿后磁異常信息的磁異常值；

45、通過對δt復(fù)的三維正反演，確定由高溫導(dǎo)致的合金粉末包裹體顆粒發(fā)生退磁的對應(yīng)區(qū)域，從而確定火區(qū)復(fù)燃區(qū)域。

46、本發(fā)明至少具有以下有益效果：

47、本發(fā)明向傳統(tǒng)注漿漿液中加入飽和磁化的合金粉末顆粒，通過外部磁場驅(qū)使合金粉末顆粒發(fā)生旋轉(zhuǎn)，使其磁場方向與外加磁場方向趨于一致，當漿液經(jīng)過一段時間固結(jié)后，外加磁場撤離，漿液整體便具有了較強的剩余磁性，相反地漿液周邊原始圍巖的剩余磁性卻十分微弱，二者形成鮮明對比。由此，通過對磁法掃面區(qū)域進行磁法掃面測量，便可清晰地識別地下漿液的展布形態(tài)，從而達到檢測注漿滅火效果的目的。

48、除此之外，在注漿滅火工程結(jié)束并經(jīng)歷一段時間后，當注漿區(qū)域由于漏風(fēng)的存在致使原注漿火區(qū)局部地段發(fā)生二次復(fù)燃的情況時，該地段的高溫會引起漿液內(nèi)合金顆粒磁疇的磁矩方向重新排布，產(chǎn)生消磁現(xiàn)象，因此可以通過磁法掃面，快速定位復(fù)燃消磁區(qū)域，從而為復(fù)燃火區(qū)治理提供精準位置信息。

49、本發(fā)明的其他有益效果將在具體實施方式部分詳細說明。