一種淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區漏風測試方法
【專利摘要】本發明公開一種淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區漏風測試方法,包括:在所述淺埋煤層煤礦地表的漏風源釋放示蹤氣體,在所述礦井下采空區的漏風匯接收多個所述示蹤氣體信號;獲取接收每個所述示蹤氣體信號的時刻,所述漏風源和所述漏風匯的壓力差作為對應時刻的標示壓力差,將對應時刻的所述示蹤氣體的漏風流速作為標示流速;根據所有所述標示壓力差與對應的所述標示流速,建立標示壓力差與標示流速關系。本發明得到標示壓力差與標示流速關系。該標示壓力差與標示流速關系可以用于將壓力差與流速進行相互轉換。壓力差的測試能夠長期進行,因此可以將對漏風流速的監測,轉換為對壓力差的監測,從而實現對漏風情況的監測。
【專利說明】-種淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區漏風測試方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及煤炭采集相關【技術領域】,特別是一種淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空 區漏風測試方法。
【背景技術】
[0002] 礦井自燃火災嚴重影響企業的安全生產,制約企業發展。煤炭自燃導致的礦井火 災,常常造成人員傷亡,設備破壞,是危害我國煤礦安全生產的主要災害之一。漏風是造成 采空區遺煤及碎裂煤柱自然發火的必要條件之一。淺埋煤層開采,受采動影響,極易造成地 表塌陷,形成采空區地表漏風。
[0003] 淺埋煤層高強度開采,受到煤層開采影響,引起塌陷,使采空區地表形成許多裂 縫,不易封閉,在礦井負壓通風的作用下,空氣從地表滲入采空區,并從采煤工作面流出,存 在較為明顯的采空區地表漏風現象。地表漏風導致采空區氧濃度很高,使采空區遺煤自燃 危險性增加。
[0004] 漏風流速需要采用示蹤氣體進行測定,然而,在媒體開采過程中不可能長期釋放 示蹤氣體,因此,現有技術并未能很好地監測漏風流速。
【發明內容】
[0005] 基于此,有必要針對現有技術未能很好地監測漏風流速的技術問題,提供一種淺 埋煤層煤礦地表向礦井下采空區漏風測試方法。
[0006] -種淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區漏風測試方法,包括:
[0007] 在所述淺埋煤層煤礦地表的漏風源釋放示蹤氣體,在所述礦井下采空區的漏風匯 接收多個所述示蹤氣體信號;
[0008] 獲取接收每個所述示蹤氣體信號的時刻,所述漏風源和所述漏風匯的壓力差作為 對應時刻的標示壓力差,將對應時刻的所述示蹤氣體的漏風流速作為標示流速;
[0009] 根據所有所述標示壓力差與對應的所述標示流速,建立標示壓力差與標示流速關 系。
[0010] 本發明研究了淺埋煤層煤礦的工作面的地表與采空區漏風規律,通過示蹤氣體獲 得對應的標示流速,并獲取同一時刻的漏風源和漏風匯的壓力差作為標示壓力差,從而得 到標示壓力差與標示流速關系。該標示壓力差與標示流速關系可以用于將壓力差與流速進 行相互轉換。壓力差的測試能夠長期進行,因此可以將對漏風流速的監測,轉換為對壓力差 的監測,從而在壓力差超過閾值時提出報警,實現對對采空區煤層自燃進行預測,以便有針 對性的采取措施消除地表漏風,對防止煤層自燃,保障礦井安全生產具有十分重要的意義。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011] 圖1為本發明一種淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區漏風測試方法的工作流程 圖。
【具體實施方式】
[0012] 下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細的說明。
[0013] 如圖1所示為本發明一種淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區漏風測試方法的工 作流程圖,包括:
[0014] 步驟S101,在所述淺埋煤層煤礦地表的漏風源釋放示蹤氣體,在所述礦井下采空 區的漏風匯接收多個所述示蹤氣體信號;
[0015] 步驟S102,獲取接收每個所述示蹤氣體信號的時刻,所述漏風源和所述漏風匯的 壓力差作為對應時刻的標示壓力差,將對應時刻的所述示蹤氣體的漏風流速作為標示流 速;
[0016] 步驟S103,根據所有所述標示壓力差與對應的所述標示流速,建立標示壓力差與 標示流速關系。
[0017] 通過步驟S101?步驟S103,得到多個標示壓力差與對應的標示流速,從而建立標 示壓力差與標示流速關系,該關系可以采用表格形式或者函數形式表示。建立函數的方式 可以采用現有的曲線擬合或者最小二乘法方式獲得。
[0018] 所得的標示壓力差與標示流速關系,可以用于將流速轉換為壓力差,壓力差的測 試能夠長期進行,因此可以將對漏風流速的監測,轉換為對壓力差的監測,從而實現對淺埋 煤層煤礦的漏風情況的長期監測。
[0019] 其中,由于巖體的裂縫較多,因此會形成多個不同的漏風通道,可以從不同的濃度 區分示蹤氣體所經過的不同漏風通道而到達漏風匯。
[0020] 在其中一個實施例中,所述示蹤氣體的漏風流速,采用如下方式獲得:
[0021] 獲取所述漏風源和所述漏風匯的距離作為漏風距離;
[0022] 獲取從釋放所述示蹤氣體到檢測到所述示蹤氣體所經歷的時間作為漏風時間;
[0023] 根據所述漏風距離和所述漏風時間計算所述漏風流速。
[0024] 漏風距離L可據漏風源和漏風匯二點的坐標(Xl,yi,Zl),(x 2, y2, z2)確定:
[0025]
【權利要求】
1. 一種淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區漏風測試方法,其特征在于,包括: 在所述淺埋煤層煤礦地表的漏風源釋放示蹤氣體,在所述礦井下采空區的漏風匯接收 多個所述示蹤氣體信號; 獲取接收每個所述示蹤氣體信號的時刻,所述漏風源和所述漏風匯的壓力差作為對應 時刻的標示壓力差,將對應時刻的所述示蹤氣體的漏風流速作為標示流速; 根據所有所述標示壓力差與對應的所述標示流速,建立標示壓力差與標示流速關系。
2. 根據權利要求1所述的淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區漏風測試方法,其特征在 于,所述示蹤氣體的漏風流速,采用如下方式獲得: 獲取所述漏風源和所述漏風匯的距離作為漏風距離; 獲取從釋放所述示蹤氣體到檢測到所述示蹤氣體所經歷的時間作為漏風時間; 根據所述漏風距離和所述漏風時間計算所述漏風流速。
3. 根據權利要求1所述的淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區漏風測試方法,其特征在 于,所述漏風源和所述漏風匯的壓力差,采用如下方式獲得: 獲得所述漏風源的空氣大氣壓力、空氣溫度、飽和水蒸汽分壓和空氣相對濕度,根據所 述漏風源的空氣大氣壓力、空氣溫度、飽和水蒸汽分壓和空氣相對濕度,計算漏風源空氣密 度P 1 ; 獲得所述漏風匯的空氣大氣壓力、空氣溫度、飽和水蒸汽分壓和空氣相對濕度,根據所 述漏風匯的空氣大氣壓力、空氣溫度、飽和水蒸汽分壓和空氣相對濕度,計算漏風匯空氣密 度P2 ; 所述漏風源和所述漏風匯的壓力差P差=(P 1-P 2) XgXh,其中h為漏風源和漏風匯 的垂直高差,g為重力加速度。
4. 根據權利要求3所述的淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區漏風測試方法,其特征在 于,通過通風阻力測定儀測定所述漏風源的空氣大氣壓力、空氣溫度、飽和水蒸汽分壓和空 氣相對濕度,以及通過通風阻力測定儀測定所述漏風匯的空氣大氣壓力、空氣溫度、飽和水 蒸汽分壓和空氣相對濕度。
5. 根據權利要求1所述的淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區漏風測試方法,其特征在 于,在所述礦井下采空區的漏風匯接收多個所述示蹤氣體信號,具體包括: 在所述礦井下采空區的漏風匯采用氣體檢測儀和定量測定儀同時接收多個所述示蹤 氣體信號。
6. 根據權利要求1所述的淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區漏風測試方法,其特征在 于,所述示蹤氣體為鹵化物氣體。
7. 根據權利要求6所述的淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區漏風測試方法,其特征在 于,所述鹵化物氣體為六氟化硫氣體。
8. 根據權利要求1所述的淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區漏風測試方法,其特征在 于,所述漏風匯為礦井下工作面回風隅角最大負壓點。
9. 根據權利要求1所述的淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區漏風測試方法,其特征在 于,還包括: 獲取礦井下的待測試位置和對應地表的壓力差作為測試壓力差,根據所述標示壓力差 與標示流速關系,得到與所述測試壓力差對應的測試流速。
10. 根據權利要求9所述的淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區漏風測試方法,其特征 在于,所述獲取礦井下的待測試位置和對應地表的壓力差作為測試壓力差,采用如下方式 獲得: 獲得所述待測試位置的空氣大氣壓力、空氣溫度、飽和水蒸汽分壓和空氣相對濕度,根 據所述待測試位置的空氣大氣壓力、空氣溫度、飽和水蒸汽分壓和空氣相對濕度,計算待測 試位置空氣密度P 1' ; 獲得對應地表的空氣大氣壓力、空氣溫度、飽和水蒸汽分壓和空氣相對濕度,根據對 應地表的空氣大氣壓力、空氣溫度、飽和水蒸汽分壓和空氣相對濕度,計算地表空氣密度 P2'; 所述測試壓力差P差' =(P 1'- P 2')X gXh',其中h'為待測試位置和對應地表的垂 直高差,g為重力加速度。
11. 根據權利要求10所述的淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區漏風測試方法,其特征 在于,通過通風阻力測定儀測定所述待測試位置的空氣大氣壓力、空氣溫度、飽和水蒸汽分 壓和空氣相對濕度,以及通過通風阻力測定儀測定對應地表的空氣大氣壓力、空氣溫度、飽 和水蒸汽分壓和空氣相對濕度。
【文檔編號】G01M3/20GK104296944SQ201410543381
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月15日 優先權日:2014年10月15日
【發明者】楊俊哲, 白楓桐, 尚少勇, 文虎, 張辛亥, 劉文永 申請人:中國神華能源股份有限公司, 神華神東煤炭集團有限責任公司, 西安科技大學