一种浅埋煤层煤矿地表向矿井下采空区漏风测试方法
【专利摘要】本发明公开一种浅埋煤层煤矿地表向矿井下采空区漏风测试方法，包括：在所述浅埋煤层煤矿地表的漏风源释放示踪气体，在所述矿井下采空区的漏风汇接收多个所述示踪气体信号；获取接收每个所述示踪气体信号的时刻，所述漏风源和所述漏风汇的压力差作为对应时刻的标示压力差，将对应时刻的所述示踪气体的漏风流速作为标示流速；根据所有所述标示压力差与对应的所述标示流速，建立标示压力差与标示流速关系。本发明得到标示压力差与标示流速关系。该标示压力差与标示流速关系可以用于将压力差与流速进行相互转换。压力差的测试能够长期进行，因此可以将对漏风流速的监测，转换为对压力差的监测，从而实现对漏风情况的监测。
【专利说明】-种浅埋煤层煤矿地表向矿井下采空区漏风测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及煤炭采集相关【技术领域】，特别是一种浅埋煤层煤矿地表向矿井下采空 区漏风测试方法。
【背景技术】
[0002] 矿井自燃火灾严重影响企业的安全生产，制约企业发展。煤炭自燃导致的矿井火 灾，常常造成人员伤亡，设备破坏，是�：ξ夜嚎蟀踩闹饕趾χ�。漏风是造成 采空区遗煤及碎裂煤柱自然发火的必要条件之一。浅埋煤层开采，受采动影响，极易造成地 表塌陷，形成采空区地表漏风。
[0003] 浅埋煤层高强度开采，受到煤层开采影响，引起塌陷，使采空区地表形成许多裂 缝，不易封闭，在矿井负压通风的作用下，空气从地表渗入采空区，并从采煤工作面流出，存 在较为明显的采空区地表漏风现象。地表漏风导致采空区氧浓度很高，使采空区遗煤自燃 危险性增加。
[0004] 漏风流速需要采用示踪气体进行测定，然而，在媒体开采过程中不可能长期释放 示踪气体，因此，现有技术并未能很好地监测漏风流速。
【发明内容】
[0005] 基于此，有必要针对现有技术未能很好地监测漏风流速的技术问题，提供一种浅 埋煤层煤矿地表向矿井下采空区漏风测试方法。
[0006] -种浅埋煤层煤矿地表向矿井下采空区漏风测试方法，包括：
[0007] 在所述浅埋煤层煤矿地表的漏风源释放示踪气体，在所述矿井下采空区的漏风汇 接收多个所述示踪气体信号；
[0008] 获取接收每个所述示踪气体信号的时刻，所述漏风源和所述漏风汇的压力差作为 对应时刻的标示压力差，将对应时刻的所述示踪气体的漏风流速作为标示流速；
[0009] 根据所有所述标示压力差与对应的所述标示流速，建立标示压力差与标示流速关 系。
[0010] 本发明研究了浅埋煤层煤矿的工作面的地表与采空区漏风规律，通过示踪气体获 得对应的标示流速，并获取同一时刻的漏风源和漏风汇的压力差作为标示压力差，从而得 到标示压力差与标示流速关系。该标示压力差与标示流速关系可以用于将压力差与流速进 行相互转换。压力差的测试能够长期进行，因此可以将对漏风流速的监测，转换为对压力差 的监测，从而在压力差超过阈值时提出报警，实现对对采空区煤层自燃进行预测，以便有针 对性的采取措施消除地表漏风，对防止煤层自燃，保障矿井安全生产具有十分重要的意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1为本发明一种浅埋煤层煤矿地表向矿井下采空区漏风测试方法的工作流程 图。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
[0013] 如图1所示为本发明一种浅埋煤层煤矿地表向矿井下采空区漏风测试方法的工 作流程图，包括：
[0014] 步骤S101，在所述浅埋煤层煤矿地表的漏风源释放示踪气体，在所述矿井下采空 区的漏风汇接收多个所述示踪气体信号；
[0015] 步骤S102,获取接收每个所述示踪气体信号的时刻，所述漏风源和所述漏风汇的 压力差作为对应时刻的标示压力差，将对应时刻的所述示踪气体的漏风流速作为标示流 速；
[0016] 步骤S103,根据所有所述标示压力差与对应的所述标示流速，建立标示压力差与 标示流速关系。
[0017] 通过步骤S101?步骤S103,得到多个标示压力差与对应的标示流速，从而建立标 示压力差与标示流速关系，该关系可以采用表格形式或者函数形式表示。建立函数的方式 可以采用现有的曲线拟合或者最小二乘法方式获得。
[0018] 所得的标示压力差与标示流速关系，可以用于将流速转换为压力差，压力差的测 试能够长期进行，因此可以将对漏风流速的监测，转换为对压力差的监测，从而实现对浅埋 煤层煤矿的漏风情况的长期监测。
[0019] 其中，由于岩体的裂缝较多，因此会形成多个不同的漏风通道，可以从不同的浓度 区分示踪气体所经过的不同漏风通道而到达漏风汇。
[0020] 在其中一个实施例中，所述示踪气体的漏风流速，采用如下方式获得：
[0021] 获取所述漏风源和所述漏风汇的距离作为漏风距离；
[0022] 获取从释放所述示踪气体到检测到所述示踪气体所经历的时间作为漏风时间；
[0023] 根据所述漏风距离和所述漏风时间计算所述漏风流速。
[0024] 漏风距离L可据漏风源和漏风汇二点的坐标（Xl，yi，Zl)，（x 2, y2, z2)确定：
[0025]
【权利要求】
1. 一种浅埋煤层煤矿地表向矿井下采空区漏风测试方法，其特征在于，包括： 在所述浅埋煤层煤矿地表的漏风源释放示踪气体，在所述矿井下采空区的漏风汇接收 多个所述示踪气体信号； 获取接收每个所述示踪气体信号的时刻，所述漏风源和所述漏风汇的压力差作为对应 时刻的标示压力差，将对应时刻的所述示踪气体的漏风流速作为标示流速； 根据所有所述标示压力差与对应的所述标示流速，建立标示压力差与标示流速关系。
2. 根据权利要求1所述的浅埋煤层煤矿地表向矿井下采空区漏风测试方法，其特征在 于，所述示踪气体的漏风流速，采用如下方式获得： 获取所述漏风源和所述漏风汇的距离作为漏风距离； 获取从释放所述示踪气体到检测到所述示踪气体所经历的时间作为漏风时间； 根据所述漏风距离和所述漏风时间计算所述漏风流速。
3. 根据权利要求1所述的浅埋煤层煤矿地表向矿井下采空区漏风测试方法，其特征在 于，所述漏风源和所述漏风汇的压力差，采用如下方式获得： 获得所述漏风源的空气大气压力、空气温度、饱和水蒸汽分压和空气相对湿度，根据所 述漏风源的空气大气压力、空气温度、饱和水蒸汽分压和空气相对湿度，计算漏风源空气密 度P 1 ; 获得所述漏风汇的空气大气压力、空气温度、饱和水蒸汽分压和空气相对湿度，根据所 述漏风汇的空气大气压力、空气温度、饱和水蒸汽分压和空气相对湿度，计算漏风汇空气密 度P2 ; 所述漏风源和所述漏风汇的压力差P差=(P 1-P 2) XgXh,其中h为漏风源和漏风汇 的垂直高差，g为重力加速度。
4. 根据权利要求3所述的浅埋煤层煤矿地表向矿井下采空区漏风测试方法，其特征在 于，通过通风阻力测定仪测定所述漏风源的空气大气压力、空气温度、饱和水蒸汽分压和空 气相对湿度，以及通过通风阻力测定仪测定所述漏风汇的空气大气压力、空气温度、饱和水 蒸汽分压和空气相对湿度。
5. 根据权利要求1所述的浅埋煤层煤矿地表向矿井下采空区漏风测试方法，其特征在 于，在所述矿井下采空区的漏风汇接收多个所述示踪气体信号，具体包括： 在所述矿井下采空区的漏风汇采用气体检测仪和定量测定仪同时接收多个所述示踪 气体信号。
6. 根据权利要求1所述的浅埋煤层煤矿地表向矿井下采空区漏风测试方法，其特征在 于，所述示踪气体为卤化物气体。
7. 根据权利要求6所述的浅埋煤层煤矿地表向矿井下采空区漏风测试方法，其特征在 于，所述卤化物气体为六氟化硫气体。
8. 根据权利要求1所述的浅埋煤层煤矿地表向矿井下采空区漏风测试方法，其特征在 于，所述漏风汇为矿井下工作面回风隅角最大负压点。
9. 根据权利要求1所述的浅埋煤层煤矿地表向矿井下采空区漏风测试方法，其特征在 于，还包括： 获取矿井下的待测试位置和对应地表的压力差作为测试压力差，根据所述标示压力差 与标示流速关系，得到与所述测试压力差对应的测试流速。
10. 根据权利要求9所述的浅埋煤层煤矿地表向矿井下采空区漏风测试方法，其特征 在于，所述获取矿井下的待测试位置和对应地表的压力差作为测试压力差，采用如下方式 获得： 获得所述待测试位置的空气大气压力、空气温度、饱和水蒸汽分压和空气相对湿度，根 据所述待测试位置的空气大气压力、空气温度、饱和水蒸汽分压和空气相对湿度，计算待测 试位置空气密度P 1' ； 获得对应地表的空气大气压力、空气温度、饱和水蒸汽分压和空气相对湿度，根据对 应地表的空气大气压力、空气温度、饱和水蒸汽分压和空气相对湿度，计算地表空气密度 P2'； 所述测试压力差P差' =(P 1'- P 2'）X gXh'，其中h'为待测试位置和对应地表的垂 直高差，g为重力加速度。
11. 根据权利要求10所述的浅埋煤层煤矿地表向矿井下采空区漏风测试方法，其特征 在于，通过通风阻力测定仪测定所述待测试位置的空气大气压力、空气温度、饱和水蒸汽分 压和空气相对湿度，以及通过通风阻力测定仪测定对应地表的空气大气压力、空气温度、饱 和水蒸汽分压和空气相对湿度。
【文档编号】G01M3/20GK104296944SQ201410543381
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】杨俊哲, 白枫桐, 尚少勇, 文虎, 张辛亥, 刘文永 申请人:中国神华能源股份有限公司, 神华神东煤炭集团有限责任公司, 西安科技大学
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