一种封闭采空区漏风量计算方法

1.本发明涉及矿井漏风量计算技术领域，具体涉及一种封闭采空区漏风量计算方法。


背景技术：

2.现阶段我国能源需求发展十分迅速，煤电是我国占比最高的一次能源。煤矿开采形成的大面积采空区，漏风通道十分复杂。资源紧张矿井边角煤的开采，使采空区状态由封闭无变化的静态转变成随采掘影响的动态。采空区周边的采掘扰动，形成动态漏风通道，诱发封闭采空区遗煤自燃，但相关特征十分隐蔽，不易发现，常困扰着现场防火工作的开展。采掘扰动与气压波动相互作用，诱发遗煤复热自燃，已成为矿井事故发生的新根源。此类问题为煤炭资源紧张时期，矿井防治采空区遗煤自燃提出了新挑战。
3.漏风量计算是掌握采空区漏风的最主要方法，常采用sf6作为示踪气体。但大面积采空区释放范围大，sf6大量释放不经济且测量精度有限，常导致现场测试结果失真。为此，十分迫切需要一种准确、经济、高效的采空区漏风量计算和测试方法。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有技术中采用sf6作为示踪气体存在的测试精度低、成本高、效率低等问题，提供了一种封闭采空区漏风量计算方法。
5.本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括以下步骤：
6.s1：在采空区的进风侧设置一个释放点，在采空区风流下游方向设置两个接收点，分别为第一接收点、第二接收点；
7.s2：以稳定的速率在采空区进风侧释放点持续释放液态co2，在第一接收点、第二接收点持续监测；
8.s3：当第一接收点、第二接收点的co2浓度从开始上升到回落平稳时停止液态co2注入，并记录下稳定时间。
9.更进一步地，在所述步骤s1中，两个接收点分别间隔1分钟取1次样，采用手持自吸式co2检测仪直接检测，并记录下检测的时间和co2浓度值。
10.更进一步地，在所述步骤s2中，通过第一接收点、第二接收点持续监测的数据，按公式c＝exp(a+bt+ct2)拟合出第一接收点、第二接收点的co2浓度
‑
时间曲线。
11.更进一步地，利用第一接收点、第二接收点之间co2浓度
‑
时间曲线随着漏风及距离的增加峰值降低、峰型变宽，分别计算出第一接收点、第二接收点的实际风量。
12.更进一步地，在所述步骤s3中，回落平稳即监测的co2浓度值连续3次累计变化不超过5％。
13.更进一步地，在所述步骤s3中，第一接收点、第二接收点之间采空区的漏风量q的计算公式如下：
[0014][0015]
其中，c1为第一接收点的co2气体浓度时间曲线，c2为第二接收点的co2气体浓度时间曲线，v为co2释放从开始到停止的总释放体积，t
01
为第一接收点的co2浓度开始上升时刻，t1为第一接收点的co2浓度平稳时刻，t
02
为第二接收点的co2浓度开始上升时刻，t2为第二接收点的co2浓度平稳时刻。
[0016]
本发明相比现有技术具有以下优点：该封闭采空区漏风量计算方法，采用液态co2替代sf6非常经济，成本大大降低；利用液态co2计算漏风量，可大面积释放，测试方法效果好；基于co2浓度
‑
时间曲线的峰值降低峰型变宽特点，布置两点计算漏风量且拟合浓度曲线的数据量多，计算结果较sf6单一测点准确，值得被推广使用。
附图说明
[0017]
图1是本发明实施例一中封闭采空区漏风量计算方法的流程示意图；
[0018]
图2是本发明实施例一中的测试示意图；
[0019]
图3是本发明实施例二中接收点1、2的co2浓度拟合曲线。
具体实施方式
[0020]
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0021]
实施例一
[0022]
如图1、2所示，本实施例提供一种技术方案：一种封闭采空区漏风量计算方法，具体包括以下内容：
[0023]
首先布置1个释放点，2个接收点。以稳定的速率在采空区进风侧释放点持续释放液态co2，在采空区风流下游方向，布置接收点1、2持续监测co2浓度，当接收点1、2的co2浓度从开始上升到回落平稳时，即监测的co2浓度值连续3次累计变化不超过5％。停止液态co2注入。接收点1、2会分别通过手持自吸式co2检测仪监测，并按公式c＝exp(a+bt+ct2)(a、b、c为拟合方程的系数)分别拟合浓度
‑
时间曲线c1(即接收点1的co2气体浓度时间曲线)、浓度
‑
时间曲线c2(即接收点2的co2气体浓度时间曲线)。接收点1、2之间采空区的漏风量q(m3/min)，可根据如下公式计算。式中：v为co2释放从开始到停止的总释放体积，单位为m3。其中t
01
为接收点1的co2浓度开始上升时刻，t1为接收点1的co2浓度平稳时刻，t
02
为接收点2的co2浓度开始上升时刻，t2为接收点2的co2浓度平稳时刻。
[0024][0025]
实施例二
[0026]
在本实施例中，某矿采空区co2释放量为6.2m3/min，现场测试得到接收点1在3.3min时co2浓度从0.29％开始上升，36min后co2浓度稳定在0.67％，接收点2在5.7min时co2浓度从0.26％开始上升，37min后co2浓度稳定在0.52％，根据现场实测拟合的co2气体浓
度时间曲线为c1＝exp(
‑
1.58672+0.56669t
‑
0.01514t2)，c2＝exp(
‑
1.82947+0.46784t
‑
0.01082t2)，如图3所示。
[0027]
依据漏风量计算公式可得接收点1、2之间的漏风量为28.19m3/min。与sf6测试漏风相比，co2可以大量释放，获取浓度波动曲线的采样点较多，对测试设备响应时间依赖小；而采用sf6测试时，释放量小，很难覆盖大面积采空区。由于测试浓度低，对设备的响应时间要求非常高，而常用测试设备响应度不高，很难获取较为准确的浓度曲线。因此，sf6测漏风时只采样一个浓度数据，利用释放量除以浓度获取漏风量，数据量极少，测量精度低且极易受到干扰，导致误差较大。
[0028]
综上所述，上述实施例的封闭采空区漏风量计算方法，采用液态co2替代sf6非常经济，成本大大降低；利用液态co2计算漏风量，可大面积释放，测试方法效果好；基于co2浓度
‑
时间曲线的峰值降低峰型变宽特点，布置两点计算漏风量且拟合浓度曲线的数据量多，计算结果较单一测点准确，值得被推广使用。
[0029]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。