[发明专利]一种煤矿井下风量分析仪及分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿井下风量分析装置及技术，特别是涉及一种煤矿井下风量、漏风量分析装置及分析方法。

背景技术

矿井通风是保障矿井安全的主要技术手段之一。矿井通风是指借助于机械或自然风压源源不断地将新鲜空气输送到井下各用风地点，稀释和排除井下各种有毒有害气体和矿尘，保证作业场所的良好空气条件，供给工作人员呼吸的措施。但随着生产工作面的回采，采场周边煤岩体不断发生形变，导致本工作面/巷道通过裂隙与周边采空区或上层采空区相互连通，改变风流流场分布、降低通风效率和空气质量、甚至引起浮煤氧化自燃。为保证通风系统的合理、稳定、可靠，需要定期对矿井风量进行全面测定，掌握矿井风量、风速以及漏风情况，及时调整通风系统和调节风量，以满足各用风地点的风量要求。

煤矿井下测风通常是测风员使用风表人工读数测得风速，利用米尺测得巷道宽度和高度，计算面积，最后根据经验公式求得风量。此种方法由于人体在巷道中占据面积、测量和读取数据存在人为误差等因素，测得结果与实际风量误差较大。目前还没有适用于煤矿井下准确测量风量的仪器。

矿井的漏风使工作面和用风地点的风量变化、气候和卫生条件恶化、增加额外的电能消耗。同时，漏风使工作面采空区浮煤加速氧化，是造成矿井内因火灾的最为主要的原因。目前，国内矿井普遍采用示踪技术探测漏风通道和漏风量。一般选择六氟化硫（SF₆）作为示踪气体，利用风流或漏风作载气，在能位较高的漏风源人工控制流量计释放，在其可能出现的漏风出口采集气样、分析气体，确定示踪气体的流动轨迹，判断漏风通道，并根据示踪气体浓度变化计算漏风量。但在实际应用过程中，煤矿领域没有专用漏风测试仪器，只能采用人工井下采集气样，送至实验室分析完成漏风通道查找和漏风量计算。由于采样取气时间点不确定，只能人工估算取样时间，易造成漏取或误取气样，漏查漏风通道，同时影响漏风量测试结果；采样气袋中SF₆气体会受到吸附、泄露和气体混入等影响，造成分析数据的失真，对SF₆气体进行定量分析，采用的配有电子捕获器的色谱仪需要定期标校、分析结果易受操作人员影响等，分析结果不能真实反应出井下漏风状态。其具体的分析方法参见中华人民共和国煤炭行业标准MT/T845-1999《煤矿巷道用SF₆示踪气体检测漏风技术规范》，确定SF₆示踪气体连续定量释放量q值m³/min；示踪气体释放点和取样点与漏风点，或释放点与取样点的间距L值m，

具体确定q值:

q=KCQ

式中q——SF₆示踪气体连续定量释放量，m³/min;

K——系数，取值4~5；

C——预定风流中的SF₆示踪气体最小浓度，取值10^-8；

Q——通过被测巷道的风量，m³/min。

Q=V·S

式中V——风速，m³/min；

S——巷道断面积，m²。

计算L值：

L≥32S/U

式中L——示踪气体释放点和取样点与漏风点，或释放点与取样点的间距，m；

S——巷道断面积，m²；

U——井巷周界长度，m。

局部正压漏风或局部负压漏风时，计算△Q值：

式中 △Q——局部正压漏风时，为被检测井巷中第R₁ 至R₂ 段漏风量，m³/min，局部负压漏风时，为被检测井巷中第S₁至S₂段漏风量，m³/min；

q——SF₆示踪气体释放量，m³/min；

c₁，c₂——分别为测点1、2的SF₆示踪气体浓度。

计算α值：

式中 α——被检测巷道漏风率，%；