火区下煤层开采的安全决策技术煤炭自燃火灾一直是我国煤矿的重大灾害之一，给国家和矿井带来了极大的危害经济损失，严重于扰了矿井的正常生产秩序。内蒙古乌达煤田是全国最大的自燃火区。据统计，共有火区 29 处，总面积达 307.6 万 m2，已损失煤炭资源 1150 万 t，价值达 1.2 亿元。五虎山煤矿位于乌达矿区南部，年产 150 万 t，共有可采煤层 14层，其中 1#~12#煤在井田西部均出露地表。从 1982 年以来，小煤窑的滥采乱挖造成多个煤层露头及浅部塌陷区自然发火，并且逐步向煤层深部蔓延。2024 年 2 月，五虎山煤矿布置 404 工作面开采 4#煤层，404 工作面上部为 1#、2#煤层采空区，在 404 采煤工作面开切眼冒顶处发现，冒落岩石有温热感，推断上覆 2#煤采空发火。在这种条件下，如何对工作面开采部署提出了新的难题，而解决这一 难题的关键是查明火源位置。为了给五虎山煤矿 404 工作面安全 回采及制订安全技术措施提供科学依据，由太原理工大学和五虎山煤矿共同对 404 工作面应用地面同位素测氡技术进行火源探测。 1 火原位置探测原理自然界广泛存在着 3 个天然放射系列，即铀系列、钍系列和锕系列。因其半衰期长，故能作为母体核素存在于岩石、土壤、煤系等介质中，铀、钍、锕经过一系列衰变均产生一个在常温常压下气溶胶态形式存在的放射性核素氡（Rn），其半衰 期最长，故将氡作为信息来讨论地球动力现象和辐射危害。氡为放射性同位素，其衰变的子体为固体粒子，主要指的是铀系的衰变体 Rn-222 以及它的衰变子体，在测量时既可测氡气，又可测其子体来反映母体核素的形态及变化状况。氡子体有很强的吸附能力，它们能牢固地附着在器物的表面，因此可将氡或其子体收集进行测 量。氡气由地下向上迁移，是以对流为主的垂直移动，当地下温度、压力发生变化时，如煤层自燃产生的高温高压，将会使氡气由下向上运移的速率增加。这样，在火区的氡气的浓度值将高于未燃前非火区的氡气浓度值。总之，当其它条件相近而地下有煤层自燃存在热源时，氡气向上运移的速率和数量将大大增加，就会在发热区上方产生一定的氡气浓度差异，故能用测氡法间接的描述氡浓度 的变化，以此精确确定地下火区的位置和范围。2 探测方法随着核电子的技术的不断进展，测氡手段也不断改进。根据探测原理可分为 α 杯法、α 卡法、活性炭法、热释光法以及径迹蚀刻法、钋量测量等。根据探测工艺，可分为瞬时测氡法和累积测氡法两大...
