一種煤層頂板漏風檢測方法技術

本發明專利技術公開了一種煤層頂板漏風檢測方法，恒量釋放示蹤氣體，利用便攜式示蹤氣體采集儀，在單一采樣點采集氣樣，測試大范圍內漏風的最短路徑和計算最大漏風風速；測試參數包括示蹤氣體開始釋放時間，采樣點采集到示蹤氣體的時間，便攜式示蹤氣體采集儀不能采集到示蹤氣體的臨界點和臨界點距離采樣點的距離，風巷平均風速；利用巷道風流平均流速和采樣點和臨界點間距離，求得示蹤氣體在風巷流動時間，計算示蹤氣體在煤層頂板內運移的最短時間；再根據釋放點與臨界點間距離求解漏風風速；釋放點和臨界點之間連線即為漏風最短路徑。本發明專利技術不需要借助大量的采樣點和精密的氣樣分析，也不需要長時間的連續采樣，成本低廉、操作簡單、準確性高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及，屬于煤礦開采領域。
技術介紹
厚煤層分層開采是煤炭開采方法之一，上分層開采后，將形成采空區，煤層上部巖 層垮落并堆積在下分層上方，隨著開采的進行，上部巖石堆積時間變長，冒落巖石逐漸被其 上部的巖層壓實，但仍然存在氣體流動通道。當開采下分層時，在礦井通風機負壓作用下， 這些氣體流動通道兩端產生風壓差，從而造成少量風流流過下分層上部，形成漏風。礦井漏風不僅浪費通風能量，降低礦井有效風量率，使用風地點需風不足，而且連 續的漏風加速了漏風路徑上煤炭的供氧，容易造成煤炭自燃、瓦斯異常涌出、甚至瓦斯爆炸 等事故。漏風使礦井通風管理的難度增加，給礦井安全生產埋下重大隱患，因此，檢測漏風 路徑和漏風風速或漏風風量非常必要。傳統測漏風檢測主要有兩種方法一種是直接測風法，另一種是示蹤氣體法。直接測風法是利用風表測量漏風源(匯)處巷道的風流上風側和下風側風量，直接 將漏風源(匯)上、下風側的風量相加減，即得漏風風量。該方法是在明確漏風通道或漏風源 (匯)時才可用。且風表測量風量時，人為誤差較大，測量結果不夠準確。當漏風量很小時， 測量誤差往往大于漏風量。所以漏風較小時，不宜采用風表測量漏風量。示蹤氣體法可測試漏風通道，也可測試漏風量。測試漏風通道時，采取的方法是在風流能位較高的地點釋放示蹤氣體(一般采用 SF6和/或1211,脈沖釋放的方式),利用風流帶動示蹤氣體流動,在預計可能出現示蹤氣體 的地點布置一系列采樣點，當采樣地點采集到示蹤氣體時，說明釋放點與采集點之間存在 漏風通道。為了確定漏風可能通道，往往需要布置大量采樣點，每一個采樣點均采用人工采 樣，采樣時間往往也較長，根據研究范圍和漏風的特點，采樣時間從幾十分鐘到幾小時甚至 是幾十小時不等，該方法耗時耗力，成本較高。即便如此，由于氣體采樣地點的有限性，用此 方法測試的漏風通道與實際漏風通道之間往往有一定偏差，相應的，以此求算的漏風風速 也就不準。測試漏風風量時，一般在漏風匯的上風側釋放示蹤氣體(需要采取恒量釋放法)， 在釋放點下風側不同地點采集氣樣，考察不同采樣點示蹤氣體濃度是否存在差異，若存在 差異，表明兩采樣地點間存在漏風流入的情況，此時可以通過兩點間濃度差值大小，計算兩 點間漏風風量。由于漏風量小，釋放的示蹤氣體流量有明確的要求(一般較小)，偏大或偏小 均不能有效反應漏風大小。可以看出，測試漏風風量的前提是準確判斷漏風路徑，路徑判斷 不準，漏風量的測試結果也就不正確。而且為了采集并分析微量氣體濃度的變化，需要借助 專門的氣相色譜儀進行分析，整個測試、分析過程同樣繁瑣、昂貴。可見，煤礦漏風路徑的準確測試是一項非常困難的工作，為了高效準確測試漏風， 需要一種簡單、低廉的新方法。
技術實現思路
本專利技術的目的在于，提供一種針對下分層工作面(或煤層群開采工作面)頂板的新型、簡單、高效、低廉漏風路徑及漏風風速測試方法。為了實現該目的，本專利技術采取的技術方法是，其特征在于恒量釋放示蹤氣體，利用便攜式示蹤氣體采集儀，在單一采樣點采集氣樣，測試大范圍內漏風的最短路徑和計算漏風最大風速；具體方法包括以下步驟在工作面待測區域機巷某點A上幫向煤層頂板打鉆，鉆孔深度穿透煤層O. 5m即可，在鉆孔內埋設氣體釋放管，釋放管端頭設O. 5m長的花管，釋放管下端伸出鉆孔O. 3m即可，除花管段外，釋放管與鉆孔間注漿封堵，確保不漏氣。釋放管外端設 連接裝置，與示蹤氣體釋放裝置相連。示蹤氣體采用恒量釋放，記錄開始釋放時間h和釋放流量q。與此同時，安排人員在待測區域風巷外口 C點，采用便攜式示蹤氣體檢測儀，檢測示蹤氣體。當檢測到示蹤氣體時，記錄示蹤氣體到達時間t2。此時,人員開始沿工作面風巷逆風行走,邊走邊測試示蹤氣體，當在風巷某點B檢測不到示蹤氣體時(檢測到示蹤氣體的臨界點)，測量人員行走的距離Lra,并測量B點巷道風流風速Vbc,計算風流由B點流至C點花費時間Zl 2=Ι^Β/νΒε;。由于漏風風速遠遠小于巷道風流速度，檢測到示蹤氣體的臨界點(B點)，即為A點釋放的最先到達工作面風巷的地點。工作面頂板A點最短漏風路徑即為直線ΑΒ，可以依據 A點和B點的坐標位置,求得距離Lab,漏風風速Vab=Lab/( t2- t「Zl t2)。本測試方法中需要測試的參數主要有示蹤氣體開始釋放時間h和釋放流量q， 示蹤氣體到達風巷外口時間t2，人員在風巷行走距離Lbc，以及風巷風速VB，再根據A點和B 點的位置計算Lab，即可求算最短漏風路徑和漏風風速。本專利技術的優點在于本專利技術以一種非常簡單的方法準確測算出了下分層工作面頂板漏風路徑及漏風風速; 本專利技術的測試方法既不需要借助大量的采樣點和精密的氣樣分析，也不需要長時間的連續采樣，是一種成本低廉、操作簡單、準確性高的快速漏風檢測方法。附圖說明圖1為某煤礦22072下分層工作面示蹤氣體釋放點及示蹤氣體采樣點示意圖。圖中標號1 一軌道下山，2—回風下山，3— 22072機巷，4一22072風巷，5—采空區,6—示蹤氣體彌散區域,A一示蹤氣體釋放點，B一示蹤氣體運移臨界點，C一采樣點。具體實施方式實施例參閱圖1，以某煤礦22072下分層工作面漏風測試為例。，包括以下步驟1、在圖1中A點位置巷道上幫，向煤層打鉆孔，鉆孔穿透煤層O. 5m。2、向鉆孔下直徑Φ=12. 5mm、前端有O. 5m花管的鍍鋅鋼管,作為示蹤氣體釋放管， 釋放管前端抵達鉆孔最里端，外面伸出鉆孔外O. 3m,以便連接示蹤氣體釋放裝置。3、采用注漿法封堵除花管外的示蹤氣體釋放管與鉆孔之間的空隙，確保不漏氣。4、連接示蹤氣體恒量釋放裝置與釋放鉆孔,準備釋放示蹤氣體。5、安排人員在圖1中C點，采用便攜式示蹤氣體檢測儀，檢測示蹤氣體。6、人員在A點釋放示蹤氣體,記錄釋放時間1^(9:35)和釋放流量q(30L/min)。7、C點人員檢測到示蹤氣體時,記錄檢測到的時間t2(10:02)。8、人員從C點沿風巷緩慢走向B點,邊走邊用示蹤氣體檢測儀檢測示蹤氣體,此時儀器一直能夠檢測到示蹤氣體。9、當走至圖1中的B點時，儀器檢測不到示蹤氣體，記錄B點位置，并測量人員走過的距離Lra=420m,為確保測試準確,從B點逆風繼續行走50m均未檢測到示蹤氣體。10、測量風巷內風流的平均風速VB。=1. 005m/s。11、根據A、B兩點位置，求算示蹤氣體流動最短路徑，直線AB距離LAB=196. 44m, AB 與機巷夾角(銳角)θ=48.6°。12、根據風巷風流速度VB。和CB兩點間距離Lcb,計算首次檢測到前，示蹤氣體在風巷內運移時間」t2=420/l. 005=417. 9s。13、計算示蹤氣體在下分層工作面頂板運移時間Zl t1=t2- tf Zl t2=1202.1s。14、計算示蹤氣體在下分層工作面頂板運移的最快速度Vab=Lab/ Zl t^O. 16m/s。此速度即為下分層工作面頂板漏風最大風速。以上所述，僅是本專利技術的說明示例，并非對本專利技術的任何限制，凡是根據本專利技術技術實質對上述示例 所作的任何簡單修改、變更，均仍屬本專利技術技術方案的保護范圍內。權利要求1. ，其特征在于恒量釋放示蹤氣體，利用便攜式示蹤氣體采集儀，在單一采樣點采集氣樣，測試大范圍內漏風的最短路徑和計算漏風最大風速；具體方法包括本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種煤層頂板漏風檢測方法，其特征在于：恒量釋放示蹤氣體，利用便攜式示蹤氣體采集儀，在單一采樣點采集氣樣，測試大范圍內漏風的最短路徑和計算漏風最大風速；具體方法包括以下步驟：（1）在工作面待測區域機巷某點A上幫向煤層頂板打鉆，鉆孔深度穿透煤層0.4?0.8m，在鉆孔內埋設氣體釋放管，釋放管端頭設0.4?0.8m長的花管，釋放管下端伸出鉆孔0.2?0.4m，除花管段外，釋放管與鉆孔間注漿封堵，確保不漏氣，釋放管外端設連接裝置，與示蹤氣體釋放裝置相連；（2）示蹤氣體釋放裝置恒量釋放示蹤氣體，記錄開始釋放時間t1和釋放流量q；與此同時，安排人員在待測區域風巷外口C點，采用便攜式示蹤氣體檢測儀，檢測示蹤氣體；（3）當檢測到示蹤氣體時，記錄示蹤氣體到達時間t2；此時，人員開始沿工作面風巷逆風行走，邊走邊測試示蹤氣體，當在風巷某點B檢測不到示蹤氣體時即為檢測到示蹤氣體的臨界點，測量人員行走的距離LCB，并測量B點巷道風流風速VBC，計算風流由B點流至C點花費時間⊿t2=LCB/VBC；（4）由于漏風風速遠遠小于巷道風流速度，檢測到示蹤氣體的臨界點B點，即為A點釋放的最先到達工作面風巷的地點；工作面頂板A點最短漏風路徑即為直線AB，可以依據A點和B點的坐標位置，求得距離LAB，漏風風速VAB=LAB/(?t2??t1?⊿t2）。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：秦汝祥，王慶平，騰麗影，軒建軍，史磊，崔巖，
申請(專利權)人：安徽理工大學，
類型：發明
國別省市：