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一種淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區(qū)漏風(fēng)測(cè)試方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區(qū)漏風(fēng)測(cè)試方法，包括：在所述淺埋煤層煤礦地表的漏風(fēng)源釋放示蹤氣體，在所述礦井下采空區(qū)的漏風(fēng)匯接收多個(gè)所述示蹤氣體信號(hào)；獲取接收每個(gè)所述示蹤氣體信號(hào)的時(shí)刻，所述漏風(fēng)源和所述漏風(fēng)匯的壓力差作為對(duì)應(yīng)時(shí)刻的標(biāo)示壓力差，將對(duì)應(yīng)時(shí)刻的所述示蹤氣體的漏風(fēng)流速作為標(biāo)示流速；根據(jù)所有所述標(biāo)示壓力差與對(duì)應(yīng)的所述標(biāo)示流速，建立標(biāo)示壓力差與標(biāo)示流速關(guān)系。本發(fā)明得到標(biāo)示壓力差與標(biāo)示流速關(guān)系。該標(biāo)示壓力差與標(biāo)示流速關(guān)系可以用于將壓力差與流速進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。壓力差的測(cè)試能夠長(zhǎng)期進(jìn)行，因此可以將對(duì)漏風(fēng)流速的監(jiān)測(cè)，轉(zhuǎn)換為對(duì)壓力差的監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)漏風(fēng)情況的監(jiān)測(cè)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區(qū)漏風(fēng)測(cè)試方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及煤炭采集相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空 區(qū)漏風(fēng)測(cè)試方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 礦井自燃火災(zāi)嚴(yán)重影響企業(yè)的安全生產(chǎn)，制約企業(yè)發(fā)展。煤炭自燃導(dǎo)致的礦井火 災(zāi)，常常造成人員傷亡，設(shè)備破壞，是危害我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)的主要災(zāi)害之一。漏風(fēng)是造成 采空區(qū)遺煤及碎裂煤柱自然發(fā)火的必要條件之一。淺埋煤層開(kāi)采，受采動(dòng)影響，極易造成地 表塌陷，形成采空區(qū)地表漏風(fēng)。
[0003] 淺埋煤層高強(qiáng)度開(kāi)采，受到煤層開(kāi)采影響，引起塌陷，使采空區(qū)地表形成許多裂 縫，不易封閉，在礦井負(fù)壓通風(fēng)的作用下，空氣從地表滲入采空區(qū)，并從采煤工作面流出，存 在較為明顯的采空區(qū)地表漏風(fēng)現(xiàn)象。地表漏風(fēng)導(dǎo)致采空區(qū)氧濃度很高，使采空區(qū)遺煤自燃 危險(xiǎn)性增加。
[0004] 漏風(fēng)流速需要采用示蹤氣體進(jìn)行測(cè)定，然而，在媒體開(kāi)采過(guò)程中不可能長(zhǎng)期釋放 示蹤氣體，因此，現(xiàn)有技術(shù)并未能很好地監(jiān)測(cè)漏風(fēng)流速。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于此，有必要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)未能很好地監(jiān)測(cè)漏風(fēng)流速的技術(shù)問(wèn)題，提供一種淺 埋煤層煤礦地表向礦井下采空區(qū)漏風(fēng)測(cè)試方法。
[0006] -種淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區(qū)漏風(fēng)測(cè)試方法，包括：
[0007] 在所述淺埋煤層煤礦地表的漏風(fēng)源釋放示蹤氣體，在所述礦井下采空區(qū)的漏風(fēng)匯 接收多個(gè)所述示蹤氣體信號(hào)；
[0008] 獲取接收每個(gè)所述示蹤氣體信號(hào)的時(shí)刻，所述漏風(fēng)源和所述漏風(fēng)匯的壓力差作為 對(duì)應(yīng)時(shí)刻的標(biāo)示壓力差，將對(duì)應(yīng)時(shí)刻的所述示蹤氣體的漏風(fēng)流速作為標(biāo)示流速；
[0009] 根據(jù)所有所述標(biāo)示壓力差與對(duì)應(yīng)的所述標(biāo)示流速，建立標(biāo)示壓力差與標(biāo)示流速關(guān) 系。
[0010] 本發(fā)明研究了淺埋煤層煤礦的工作面的地表與采空區(qū)漏風(fēng)規(guī)律，通過(guò)示蹤氣體獲 得對(duì)應(yīng)的標(biāo)示流速，并獲取同一時(shí)刻的漏風(fēng)源和漏風(fēng)匯的壓力差作為標(biāo)示壓力差，從而得 到標(biāo)示壓力差與標(biāo)示流速關(guān)系。該標(biāo)示壓力差與標(biāo)示流速關(guān)系可以用于將壓力差與流速進(jìn) 行相互轉(zhuǎn)換。壓力差的測(cè)試能夠長(zhǎng)期進(jìn)行，因此可以將對(duì)漏風(fēng)流速的監(jiān)測(cè)，轉(zhuǎn)換為對(duì)壓力差 的監(jiān)測(cè)，從而在壓力差超過(guò)閾值時(shí)提出報(bào)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)采空區(qū)煤層自燃進(jìn)行預(yù)測(cè)，以便有針 對(duì)性的采取措施消除地表漏風(fēng)，對(duì)防止煤層自燃，保障礦井安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為本發(fā)明一種淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區(qū)漏風(fēng)測(cè)試方法的工作流程 圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0013] 如圖1所示為本發(fā)明一種淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區(qū)漏風(fēng)測(cè)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(fēng)源釋放示蹤氣體，在所述礦井下采空 區(qū)的漏風(fēng)匯接收多個(gè)所述示蹤氣體信號(hào)；
[0015] 步驟S102,獲取接收每個(gè)所述示蹤氣體信號(hào)的時(shí)刻，所述漏風(fēng)源和所述漏風(fēng)匯的 壓力差作為對(duì)應(yīng)時(shí)刻的標(biāo)示壓力差，將對(duì)應(yīng)時(shí)刻的所述示蹤氣體的漏風(fēng)流速作為標(biāo)示流 速；
[0016] 步驟S103,根據(jù)所有所述標(biāo)示壓力差與對(duì)應(yīng)的所述標(biāo)示流速，建立標(biāo)示壓力差與 標(biāo)示流速關(guān)系。
[0017] 通過(guò)步驟S101?步驟S103,得到多個(gè)標(biāo)示壓力差與對(duì)應(yīng)的標(biāo)示流速，從而建立標(biāo) 示壓力差與標(biāo)示流速關(guān)系，該關(guān)系可以采用表格形式或者函數(shù)形式表示。建立函數(shù)的方式 可以采用現(xiàn)有的曲線擬合或者最小二乘法方式獲得。
[0018] 所得的標(biāo)示壓力差與標(biāo)示流速關(guān)系，可以用于將流速轉(zhuǎn)換為壓力差，壓力差的測(cè) 試能夠長(zhǎng)期進(jìn)行，因此可以將對(duì)漏風(fēng)流速的監(jiān)測(cè)，轉(zhuǎn)換為對(duì)壓力差的監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)淺埋 煤層煤礦的漏風(fēng)情況的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。
[0019] 其中，由于巖體的裂縫較多，因此會(huì)形成多個(gè)不同的漏風(fēng)通道，可以從不同的濃度 區(qū)分示蹤氣體所經(jīng)過(guò)的不同漏風(fēng)通道而到達(dá)漏風(fēng)匯。
[0020] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述示蹤氣體的漏風(fēng)流速，采用如下方式獲得：
[0021] 獲取所述漏風(fēng)源和所述漏風(fēng)匯的距離作為漏風(fēng)距離；
[0022] 獲取從釋放所述示蹤氣體到檢測(cè)到所述示蹤氣體所經(jīng)歷的時(shí)間作為漏風(fēng)時(shí)間；
[0023] 根據(jù)所述漏風(fēng)距離和所述漏風(fēng)時(shí)間計(jì)算所述漏風(fēng)流速。
[0024] 漏風(fēng)距離L可據(jù)漏風(fēng)源和漏風(fēng)匯二點(diǎn)的坐標(biāo)（Xl，yi，Zl)，（x 2, y2, z2)確定：
[0025]

【權(quán)利要求】
1. 一種淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區(qū)漏風(fēng)測(cè)試方法，其特征在于，包括： 在所述淺埋煤層煤礦地表的漏風(fēng)源釋放示蹤氣體，在所述礦井下采空區(qū)的漏風(fēng)匯接收 多個(gè)所述示蹤氣體信號(hào)； 獲取接收每個(gè)所述示蹤氣體信號(hào)的時(shí)刻，所述漏風(fēng)源和所述漏風(fēng)匯的壓力差作為對(duì)應(yīng) 時(shí)刻的標(biāo)示壓力差，將對(duì)應(yīng)時(shí)刻的所述示蹤氣體的漏風(fēng)流速作為標(biāo)示流速； 根據(jù)所有所述標(biāo)示壓力差與對(duì)應(yīng)的所述標(biāo)示流速，建立標(biāo)示壓力差與標(biāo)示流速關(guān)系。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區(qū)漏風(fēng)測(cè)試方法，其特征在 于，所述示蹤氣體的漏風(fēng)流速，采用如下方式獲得： 獲取所述漏風(fēng)源和所述漏風(fēng)匯的距離作為漏風(fēng)距離； 獲取從釋放所述示蹤氣體到檢測(cè)到所述示蹤氣體所經(jīng)歷的時(shí)間作為漏風(fēng)時(shí)間； 根據(jù)所述漏風(fēng)距離和所述漏風(fēng)時(shí)間計(jì)算所述漏風(fēng)流速。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區(qū)漏風(fēng)測(cè)試方法，其特征在 于，所述漏風(fēng)源和所述漏風(fēng)匯的壓力差，采用如下方式獲得： 獲得所述漏風(fēng)源的空氣大氣壓力、空氣溫度、飽和水蒸汽分壓和空氣相對(duì)濕度，根據(jù)所 述漏風(fēng)源的空氣大氣壓力、空氣溫度、飽和水蒸汽分壓和空氣相對(duì)濕度，計(jì)算漏風(fēng)源空氣密 度P 1 ; 獲得所述漏風(fēng)匯的空氣大氣壓力、空氣溫度、飽和水蒸汽分壓和空氣相對(duì)濕度，根據(jù)所 述漏風(fēng)匯的空氣大氣壓力、空氣溫度、飽和水蒸汽分壓和空氣相對(duì)濕度，計(jì)算漏風(fēng)匯空氣密 度P2 ; 所述漏風(fēng)源和所述漏風(fēng)匯的壓力差P差=(P 1-P 2) XgXh,其中h為漏風(fēng)源和漏風(fēng)匯 的垂直高差，g為重力加速度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區(qū)漏風(fēng)測(cè)試方法，其特征在 于，通過(guò)通風(fēng)阻力測(cè)定儀測(cè)定所述漏風(fēng)源的空氣大氣壓力、空氣溫度、飽和水蒸汽分壓和空 氣相對(duì)濕度，以及通過(guò)通風(fēng)阻力測(cè)定儀測(cè)定所述漏風(fēng)匯的空氣大氣壓力、空氣溫度、飽和水 蒸汽分壓和空氣相對(duì)濕度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區(qū)漏風(fēng)測(cè)試方法，其特征在 于，在所述礦井下采空區(qū)的漏風(fēng)匯接收多個(gè)所述示蹤氣體信號(hào)，具體包括： 在所述礦井下采空區(qū)的漏風(fēng)匯采用氣體檢測(cè)儀和定量測(cè)定儀同時(shí)接收多個(gè)所述示蹤 氣體信號(hào)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區(qū)漏風(fēng)測(cè)試方法，其特征在 于，所述示蹤氣體為鹵化物氣體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區(qū)漏風(fēng)測(cè)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(jù)權(quán)利要求1所述的淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區(qū)漏風(fēng)測(cè)試方法，其特征在 于，所述漏風(fēng)匯為礦井下工作面回風(fēng)隅角最大負(fù)壓點(diǎn)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區(qū)漏風(fēng)測(cè)試方法，其特征在 于，還包括： 獲取礦井下的待測(cè)試位置和對(duì)應(yīng)地表的壓力差作為測(cè)試壓力差，根據(jù)所述標(biāo)示壓力差 與標(biāo)示流速關(guān)系，得到與所述測(cè)試壓力差對(duì)應(yīng)的測(cè)試流速。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區(qū)漏風(fēng)測(cè)試方法，其特征 在于，所述獲取礦井下的待測(cè)試位置和對(duì)應(yīng)地表的壓力差作為測(cè)試壓力差，采用如下方式 獲得： 獲得所述待測(cè)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(duì)濕度，根 據(jù)所述待測(cè)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(duì)濕度，計(jì)算待測(cè) 試位置空氣密度P 1' ； 獲得對(duì)應(yīng)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(duì)濕度，根據(jù)對(duì) 應(yīng)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(duì)濕度，計(jì)算地表空氣密度 P2'； 所述測(cè)試壓力差P差' =(P 1'- P 2'）X gXh'，其中h'為待測(cè)試位置和對(duì)應(yīng)地表的垂 直高差，g為重力加速度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的淺埋煤層煤礦地表向礦井下采空區(qū)漏風(fēng)測(cè)試方法，其特征 在于，通過(guò)通風(fēng)阻力測(cè)定儀測(cè)定所述待測(cè)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(duì)濕度，以及通過(guò)通風(fēng)阻力測(cè)定儀測(cè)定對(duì)應(yīng)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(duì)濕度。
【文檔編號(hào)】G01M3/20GK104296944SQ201410543381
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月15日
【發(fā)明者】楊俊哲, 白楓桐, 尚少勇, 文虎, 張辛亥, 劉文永 申請(qǐng)人:中國(guó)神華能源股份有限公司, 神華神東煤炭集團(tuán)有限責(zé)任公司, 西安科技大學(xué)