煤矿回采工作面沿程漏风分布的测定方法.pdf

煤矿回采工作面沿程漏风分布的测定方法，包括以下步骤：（1）布置测点；（2）在测点1位置按照一定速率、连续稳定释放纯SF6气体10min，在测点0处采集气样9份，并标记编号；（3）按照步骤（2）所述的操作方式在测点2释放纯SF6气体、在测点1位置采集气样9份并标记编号；（4）依次类推，分别在其他测点各采集气样9份；（5）实验室测定；（6）各测点处风量计算；（7）回采工作面总漏风量确定；（8）沿程漏风量计算及作图。本发明可快速、准确的测定工作面沿程风量分布及查明工作面的内、外部漏风情况，为煤矿技术人员进行工作面风量管理，减少工作面漏风、防止煤炭自燃和瓦斯积聚等提供依据，为煤矿安全生产提供技术保障。

权利要求书
1.  煤矿回采工作面沿程漏风分布的测定方法，其特征在于：包括以下步骤，
（1）布置测点：沿进风巷道、回采工作面和回风巷道中的风流流经路线布置测点0、1、2......10，相邻两个测点间距为10-15m，以确保释放的SF6气体能均匀混合，测点布置数量依据工作面长度而定；
（2）在测点1位置按照一定速率、连续稳定释放纯SF6气体10min，释放后3min，6min，9min时分别在测点0位置的巷道的左、中、右各采集气样1份，在测点0处采集气样9份，并标记编号；
（3）步骤（2）完成5分钟后，按照步骤（2）所述的操作方式在测点2释放纯SF6气体、在测点1位置采集气样9份并标记编号；
（4）依次类推，分别在测点3、4、5、6、7、8、9、10释放纯SF6气体、在测点2、3、4、5、6、7、8、9位置各采集气样9份；
（5）实验室测定：将采集气样送至实验室分析SF6浓度，并将相关测试数据记入工作面沿程漏风分布测试记录表中，相关测试数据包括SF6释放速率q 和SF6浓度A；
（6）各测点处风量计算：根据表中的各释放点的q及A值，按照下式分别计算各释放点处的风量值（Q1、Q2、Q3 、Q4...... Q10），即为工作面沿程的风量分布；
                            （公式1）
式中：Q——巷道风量，m3/min；
q——SF6气体释放速率，ml/min；
A——SF6气样浓度；
（7）回采工作面总漏风量确定：即为（Q10-Q1）
（8）沿程漏风量计算及作图：
沿程各段的漏风量即为（Q9-Q8）、（Q8-Q7）、（Q7-Q6）、......（Q4-Q3）、（Q3-Q2），通过图示即可直观地看出回采工作面沿程漏风分布规律。

2.  根据权利要求1所述的煤矿回采工作面沿程漏风分布的测定方法，其特征在于：释放纯SF6气体时采用SF6气体高压气瓶，并通过安装在SF6气体高压气瓶的出气管上的浮子流量计监测SF6气体的释放速率。

3.  根据权利要求1或2所述的煤矿回采工作面沿程漏风分布的测定方法，其特征在于：所述测点0、1在回风巷道内，测点2、3......9在回采工作面，测点10在进风巷道内。

说明书煤矿回采工作面沿程漏风分布的测定方法
技术领域
本发明属于煤矿安全生产技术领域，尤其涉及一种煤矿回采工作面沿程漏风分布的测定方法。
背景技术
矿井漏风（air leakage of mine）是指供风量中从矿井生产无关的通道流失的风量。煤矿回采工作面漏风指工作面通风中未经人员作业的采场空间而通过采空区、通风构筑物和煤岩柱裂隙等漏风通道直接流入回风通道的风量。
矿井漏风会容易造成用风地点风量不足、采空区遗煤自燃、巷道瓦斯积聚（超限）和瓦斯爆炸等事故。准确测定井下漏风，掌握工作面漏风量及漏风分布情况，可以减少矿井漏风并提高矿井有效风量，避免漏风引起的各种事故，可为矿井安全生产提供安全保障。
如图1所示，煤矿工作面的漏风主要包括两部分，一部分为回采工作面3内部沿程漏风（简称工作面内部漏风），由进风巷道1的部分新鲜风流直接流入采空区2并经工作面上隅角后汇入回风巷道4的乏风流中；另一部分为邻近回采工作面的采空区漏风（简称工作面外部漏风），该风流在回采工作面3通风压力的作用下经煤柱裂隙通道流入本工作面采空区，并经工作面上隅角后汇入回风巷道4的乏风流中。
目前，对工作面漏风量测定技术的原理是通过测定工作面进风巷道风量Q进、回风巷道风量Q回，计算进回风巷道间的风量差值（Q回-Q进），即为煤矿回采工作面漏风量。巷道风量的测定方法是采用测定巷道断面及风速后计算得出，即                                                。测点处的风速V主要通过机械式或电子式风表直接测定，或采用皮托管测定风流点压力（静压、速压），利用风流速压进行间接计算；测点处巷道面积S主要通过皮尺测量。
利用进风巷道、回风巷道之间风量差值计算漏风量的方法有以下缺点：
（1）该方法仅能测量工作面外部漏风，即由邻近工作面采空区漏入的风量，不能测定由进风巷漏入采空区的工作面内部漏风量；
（2）无法确定工作面沿程的漏风分布情况。
目前对工作面漏风通道的定性检测，主要采用六氟化硫（SF6）做为示踪气体，在可能的漏风源处释放，利用快速检测仪在工作面回风流处检测，若检测有SF6信号响应，即表明该漏风通道存在，若无响应即认为该漏风通道不存在。
由于工作面沿程漏风量较小，风速较低，采用风表测量误差加大。目前对工作面沿程漏风分布情况的分析主要利用商业软件对工作面及采空区内的通风流场进行数值模拟后分析工作面沿程漏风情况。数值模拟（实验）的方法具有成本低、计算速度快等优点。但由于煤矿井下工作面通风及漏风情况受工作面支护方式、漏风通道、巷道断面光滑程度等因素影响，在数值模拟中难以再现实际情况，而是通过一定的简化和省略，导致计算结果与实际有一定差别。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种易于操作、安全可靠、测试精度高的煤矿回采工作面沿程漏风分布的测定方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：煤矿回采工作面沿程漏风分布的测定方法，包括以下步骤，
（1）布置测点：沿进风巷道、回采工作面和回风巷道中的风流流经路线布置测点0、1、2......10，相邻两个测点间距为10-15m，以确保释放的SF6气体能均匀混合，测点布置数量依据工作面长度而定；
（2）在测点1位置按照一定速率、连续稳定释放纯SF6气体10min，释放后3min，6min，9min时分别在测点0位置的巷道的左、中、右各采集气样1份，在测点0处采集气样9份，并标记编号；
（3）步骤（2）完成5分钟后，按照步骤（2）所述的操作方式在测点2释放纯SF6气体、在测点1位置采集气样9份并标记编号；
（4）依次类推，分别在测点3、4、5、6、7、8、9、10释放纯SF6气体、在测点2、3、4、5、6、7、8、9位置各采集气样9份；
（5）实验室测定：将采集气样送至实验室分析SF6浓度，并将相关测试数据记入工作面沿程漏风分布测试记录表中，该表格如下所示，相关测试数据包括SF6释放速率q 和SF6浓度A；
表1   工作面沿程漏风分布测试记录表

（6）各测点处风量计算：根据表中的各释放点的q及A值，按照下式分别计算各释放点处的风量值（Q1、Q2、Q3 、Q4...... Q10），即为工作面沿程的风量分布；
                            （公式1）
式中：Q——巷道风量，m3/min；
q——SF6气体释放速率，ml/min；
A——SF6气样浓度；
（7）回采工作面总漏风量确定：即为（Q10-Q1）
（8）沿程漏风量计算及作图：
沿程各段的漏风量即为（Q9-Q8）、（Q8-Q7）、（Q7-Q6）、......（Q4-Q3）、（Q3-Q2），通过图示即可直观地看出回采工作面沿程漏风分布规律。
释放纯SF6气体时采用SF6气体高压气瓶，并通过安装在SF6气体高压气瓶的出气管上的浮子流量计监测SF6气体的释放速率。
所述测点0、1在回风巷道内，测点2、3......9在回采工作面，测点10在进风巷道内。
采用上述技术方案，本发明主要技术原理是，根据六氟化硫（SF6）具有空气本源含量低、检测灵敏度高的优点，利用该气体做为示踪气体，采用稀释法测试巷道风量，具体如图4所示，在巷道内a点处按照速率q连续稳定定量释放纯度为100%的SF6气体，在风流下风侧b点处采集气样，通过分析气样中的SF6浓度值A，可计算得出该巷道释放点a处风量值Q如下：
                             （公式1）
式中：Q——巷道风量，m3/min；
q——SF6气体释放速率，ml/min；
A——SF6气样浓度。
综上所述，本发明利用六氟化硫气体（SF6）的空气本源含量低、检测灵敏度高的特点，用于煤矿回采工作面沿程漏风分布测定。该成果可快速、准确的测定工作面沿程风量分布及查明工作面的内、外部漏风情况，为煤矿技术人员进行工作面风量管理，减少工作面漏风、防止煤炭自燃和瓦斯积聚等提供依据，为煤矿安全生产提供技术保障。
附图说明
图1是煤矿回采工作面U型通风示意图；
图2是本发明的漏风测试示意图；
图3是回采工作面沿程漏风分布规律示意图；
图4是利用示踪气体SF6测定巷道风量的原理示意图。
具体实施方式
如图2所示，本发明的煤矿回采工作面沿程漏风分布的测定方法，包括以下步骤：
（1）布置测点：沿进风巷道1、回采工作面3和回风巷道4中的风流流经路线布置测点0、1、2......10，相邻两个测点间距为10-15m，以确保释放的SF6气体能均匀混合，测点布置数量依据工作面长度而定；
（2）在测点1位置按照一定速率、连续稳定释放纯SF6气体10min，释放后3min，6min，9min时分别在测点0位置的巷道的左、中、右各采集气样1份，在测点0处采集气样9份，并标记编号；
（3）步骤（2）完成5分钟后，按照步骤（2）所述的操作方式在测点2释放纯SF6气体、在测点1位置采集气样9份并标记编号；
（4）依次类推，分别在测点3、4、5、6、7、8、9、10释放纯SF6气体、在测点2、3、4、5、6、7、8、9位置各采集气样9份；
（5）实验室测定：将采集气样送至实验室分析SF6浓度，并将相关测试数据记入工作面沿程漏风分布测试记录表中，该表格如下所示，相关测试数据包括SF6释放速率q 和SF6浓度A；
表1   工作面沿程漏风分布测试记录表

（6）各测点处风量计算：根据表中的各释放点的q及A值，按照下式分别计算各释放点处的风量值（Q1、Q2、Q3 、Q4...... Q10），即为工作面沿程的风量分布；
                            （公式1）
式中：Q——巷道风量，m3/min；
q——SF6气体释放速率，ml/min；
A——SF6气样浓度；
（7）回采工作面3总漏风量确定：即为（Q10-Q1）
（8）沿程漏风量计算及作图：
沿程各段的漏风量即为（Q9-Q8）、（Q8-Q7）、（Q7-Q6）、......（Q4-Q3）、（Q3-Q2），通过图3所示即可直观地看出回采工作面3沿程漏风分布规律。
释放纯SF6气体时采用SF6气体高压气瓶5，并通过安装在SF6气体高压气瓶5的出气管上的浮子流量计监测SF6气体的释放速率。
所述测点0、1在回风巷道4内，测点2、3......9在回采工作面3，测点10在进风巷道1内。
本发明主要技术原理是，根据六氟化硫（SF6）具有空气本源含量低、检测灵敏度高的优点，利用该气体做为示踪气体，采用稀释法测试巷道风量，具体如图4所示，在巷道内a点处按照速率q连续稳定定量释放纯度为100%的SF6气体，在风流下风侧b点处采集气样，通过分析气样中的SF6浓度值A，可计算得出该巷道释放点a处风量值Q如下：
                             （公式1）
式中：Q——巷道风量，m3/min；
q——SF6气体释放速率，ml/min；
A——SF6气样浓度。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。