馬勇+侯志凱+吳德勛+李敏

摘 要：新河煤礦所開采煤層為自燃煤層。在回采過程中，由于開采強(qiáng)度大，冒落空間高，采面配風(fēng)量加大，漏風(fēng)強(qiáng)度增大，采空區(qū)遺煤有自燃的危險(xiǎn)。為探明采空區(qū)漏風(fēng)通道，利用SF6示蹤氣體測漏技術(shù)查找可疑漏風(fēng)源與漏風(fēng)匯的位置，確定漏風(fēng)通道，為礦井火災(zāi)防治提供了科學(xué)依據(jù)[1]。

關(guān)鍵詞：SF6示蹤氣體；采空區(qū)；小煤柱；測漏風(fēng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.066

1 SF6漏風(fēng)測試原理及方法

目前國內(nèi)外關(guān)于礦井漏風(fēng)檢測技術(shù)的研究有許多，示蹤氣體檢測法作為一種成熟可靠的技術(shù)在國內(nèi)外得到長期而廣泛的應(yīng)用，SF6示蹤氣體測定技術(shù)是一種靈敏度較高的方法[2]。

1.1 SF6的性質(zhì)

SF6是一種無色、無嗅、無毒，具有惰性的非燃燒性氣體。它的物理活性大，在擾動(dòng)的空氣中可以迅速混合而均勻地分布在檢測空間內(nèi)。SF6的檢出靈敏度高，不溶于水，無沉降，不凝結(jié)，不為井下物料表面所吸附，不與堿起作用，是一種良好的負(fù)電性氣體。

1.2 漏風(fēng)檢測原理

SF6示蹤氣體檢測技術(shù)一般由釋放、取樣、分析和資料整理與判斷等程序組成。在需要檢測的井巷風(fēng)流中，在漏風(fēng)源（能位高處）處連續(xù)穩(wěn)定地釋放一定量的SF6氣體，同時(shí)在漏風(fēng)匯（能位低處）處取樣分析，根據(jù)氣樣分析儀器分析結(jié)果中是否含有SF6氣體，推判有無漏風(fēng)、漏風(fēng)方向和漏風(fēng)量。

當(dāng)井巷為正壓漏風(fēng)時(shí)，沿途風(fēng)流中的SF6示蹤氣體濃度相等；若為負(fù)壓漏風(fēng)時(shí)，沿途風(fēng)流中的SF6示蹤氣體濃度逐漸下降，但通過井巷中的示蹤氣體總量不變，據(jù)此根據(jù)實(shí)際情況選擇適應(yīng)的漏風(fēng)檢測方法，即可計(jì)算出漏風(fēng)量和漏風(fēng)率，從而分析漏風(fēng)規(guī)律。

1.3 漏風(fēng)檢測和計(jì)算方法

（1）漏風(fēng)檢測方法。在一條存在連續(xù)負(fù)壓漏風(fēng)的巷道中，將釋放裝置放在漏風(fēng)點(diǎn)的進(jìn)風(fēng)側(cè)R處，連續(xù)定量地釋放SF6示蹤氣體，釋放量為q（m3/min），在與釋放點(diǎn)下側(cè)布置取樣點(diǎn)Si，取樣測定SF6示蹤氣體濃度Ci；在漏風(fēng)點(diǎn)的下風(fēng)側(cè)布置取樣點(diǎn)Si+1，取樣測定SF6示蹤氣體濃度Ci+1。示蹤氣體的釋放與接收位置示意圖見圖1

根據(jù)q、Ci和Ci+1可以計(jì)算出井巷的漏風(fēng)量。

（2）漏風(fēng)量的計(jì)算。井巷的漏風(fēng)量可根據(jù)式（1）計(jì)算。

2 現(xiàn)場漏風(fēng)測試

為檢測工作面漏風(fēng)量的變化情況，以便更有針對性地采取漏風(fēng)封堵及自然發(fā)火預(yù)防措施，對井下5302工作面的漏風(fēng)量進(jìn)行了測定工作。

5302工作面5304工作面整體為負(fù)壓通風(fēng)，但在進(jìn)風(fēng)巷存在正壓漏風(fēng)情況，因此，SF6示蹤氣體釋放地點(diǎn)及接收地點(diǎn)分段進(jìn)行設(shè)置，如下圖所示。

示蹤氣體檢測與氣樣采集

2.1 第1次測試

2月23日上午9：00，將SF6釋放裝置連接好，各取樣點(diǎn)人員攜帶SF6測定器到位準(zhǔn)備好后，開始進(jìn)行測定工作。釋放點(diǎn)A實(shí)際以15L/min的釋放速率開始連續(xù)穩(wěn)定地釋放SF6示蹤氣體。

上午9：10，5302進(jìn)風(fēng)巷接收點(diǎn)A1檢測到示蹤氣體，待氣流穩(wěn)定后讀取測試數(shù)據(jù)為12ppm。

上午9：25，5302回風(fēng)巷接收點(diǎn)A2檢測到示蹤氣體，讀取測試數(shù)據(jù)為10ppm。

上午9：40，5304回風(fēng)巷接收點(diǎn)A3未檢測到示蹤氣體，測試數(shù)據(jù)為0ppm。

2.2 第2次測試

2月23日上午9：45，在釋放點(diǎn)B實(shí)際以15L/min的釋放速率開始連續(xù)穩(wěn)定地釋放SF6示蹤氣體。

上午10：00，5302進(jìn)風(fēng)巷接收點(diǎn)B3檢測到示蹤氣體，待氣流穩(wěn)定后讀取測試數(shù)據(jù)為12ppm。

上午9：55，在釋放點(diǎn)B2實(shí)際以15L/min的釋放速率開始連續(xù)穩(wěn)定地釋放SF6示蹤氣體。

上午10：15，5302進(jìn)風(fēng)巷接收點(diǎn)B3檢測到示蹤氣體，待氣流穩(wěn)定后讀取測試數(shù)據(jù)為13ppm。

2.3 第3次測試

2月24日上午9：05，在釋放點(diǎn)C1實(shí)際以20L/min的釋放速率開始連續(xù)穩(wěn)定地釋放SF6示蹤氣體。

上午9：15，5302進(jìn)風(fēng)巷接收點(diǎn)C3檢測到示蹤氣體，讀取測試數(shù)據(jù)為18ppm。

上午9：20，在釋放點(diǎn)C2實(shí)際以20L/min的釋放速率開始連續(xù)穩(wěn)定地釋放SF6示蹤氣體。

上午9：30，5302進(jìn)風(fēng)巷接收點(diǎn)C3檢測到示蹤氣體，讀取測試數(shù)據(jù)為21ppm。

2.4 第4次測試

2月24日上午10：10，在釋放點(diǎn)D1實(shí)際以15L/min的釋放速率開始連續(xù)穩(wěn)定地釋放SF6示蹤氣體。

上午10：25，5304進(jìn)風(fēng)巷接收點(diǎn)D3檢測到示蹤氣體，讀取測試數(shù)據(jù)為16ppm。

上午10：35，在釋放點(diǎn)D2實(shí)際以15L/min的釋放速率開始連續(xù)穩(wěn)定地釋放SF6示蹤氣體。

上午10：55，5304進(jìn)風(fēng)巷接收點(diǎn)D3檢測到示蹤氣體，讀取測試數(shù)據(jù)為19ppm。

上午11：05，5304進(jìn)風(fēng)巷3號孔內(nèi)檢測到示蹤氣體，讀取測試數(shù)據(jù)為1ppm。

2.5 第5次測試

2月24日中午12：10，在釋放點(diǎn)E實(shí)際以15L/min的釋放速率開始連續(xù)穩(wěn)定地釋放SF6示蹤氣體。

中午12：25，5304進(jìn)風(fēng)巷接收點(diǎn)E2檢測到示蹤氣體，讀取測試數(shù)據(jù)為24ppm。

中午12：35，5304進(jìn)風(fēng)巷接收點(diǎn)E3檢測到示蹤氣體，讀取測試數(shù)據(jù)為18ppm。

中午12：45，5304進(jìn)風(fēng)巷接收點(diǎn)E2檢測到示蹤氣體，讀取測試數(shù)據(jù)為23ppm。

中午12：50，5304進(jìn)風(fēng)巷接收點(diǎn)E1檢測到示蹤氣體，讀取測試數(shù)據(jù)為27ppm。

中午13：05，5304回風(fēng)巷接收點(diǎn)E4檢測到示蹤氣體，讀取測試數(shù)據(jù)為18ppm。endprint

2.6 第6次測試

3月4日上午9：10，在釋放點(diǎn)F實(shí)際以15L/min的釋放速率開始連續(xù)穩(wěn)定地釋放SF6示蹤氣體。

上午9：25，5304進(jìn)風(fēng)巷接收點(diǎn)F1檢測到示蹤氣體，讀取測試數(shù)據(jù)為23ppm。

上午9：35，將SF6釋放裝置轉(zhuǎn)移至F2實(shí)際以15L/min的釋放速率開始連續(xù)穩(wěn)定地釋放SF6示蹤氣體。

上午9：50，5304進(jìn)風(fēng)巷接收點(diǎn)F1檢測到示蹤氣體，待氣流穩(wěn)定后讀取測試數(shù)據(jù)為24ppm。

上午10：00，將SF6釋放裝置轉(zhuǎn)移至F3實(shí)際以15L/min的釋放速率開始連續(xù)穩(wěn)定地釋放SF6示蹤氣體。

上午10：15，5304進(jìn)風(fēng)巷接收點(diǎn)F1檢測到示蹤氣體，讀取測試數(shù)據(jù)為30ppm。

上午10：25，將SF6釋放裝置轉(zhuǎn)移至F4實(shí)際以15L/min的釋放速率開始連續(xù)穩(wěn)定地釋放SF6示蹤氣體。

上午10：40，5304進(jìn)風(fēng)巷接收點(diǎn)F1檢測到示蹤氣體，讀取測試數(shù)據(jù)為31ppm。

上午10：55，將SF6釋放裝置轉(zhuǎn)移至F5實(shí)際以15L/min的釋放速率開始連續(xù)穩(wěn)定地釋放SF6示蹤氣體。

上午11：15，5304進(jìn)風(fēng)巷接收點(diǎn)F1檢測到示蹤氣體，讀取測試數(shù)據(jù)為33ppm。

中午12：10，將SF6釋放裝置轉(zhuǎn)移至G1實(shí)際以15L/min的釋放速率開始連續(xù)穩(wěn)定地釋放SF6示蹤氣體。

中午12：15，5304進(jìn)風(fēng)巷接收點(diǎn)G2檢測到示蹤氣體，讀取測試數(shù)據(jù)為21ppm。

中午12：25，5304進(jìn)風(fēng)巷接收點(diǎn)G3檢測到示蹤氣體，讀取測試數(shù)據(jù)為20ppm。

中午12：35，5304進(jìn)風(fēng)巷接收點(diǎn)G4檢測到示蹤氣體，讀取測試數(shù)據(jù)為18ppm。

中午12：50，5304進(jìn)風(fēng)巷接收點(diǎn)G5檢測到示蹤氣體，讀取測試數(shù)據(jù)為18ppm。

3 測試結(jié)果及分析

3.1 測試結(jié)果及分析

漏風(fēng)量計(jì)算結(jié)果如表1所示。

4 結(jié)論

4.1 漏風(fēng)通道及漏風(fēng)方向

（1）原5302軌道順槽向5302回風(fēng)順槽漏風(fēng)；

（2）5302采空區(qū)、5301采空區(qū)向5302回風(fēng)順槽漏風(fēng)；

（3）5302進(jìn)風(fēng)順槽向5301采空區(qū)漏風(fēng)；

（4）5304進(jìn)風(fēng)順槽向5301采空區(qū)漏風(fēng)；

（5）5301采空區(qū)向5304開切眼漏風(fēng)。

4.2 漏風(fēng)量

（1）5302采空區(qū)、5301采空區(qū)、原5302軌道順槽向5302回風(fēng)巷漏風(fēng)量為250m3/min；

（2）5302進(jìn)風(fēng)順槽口到斷層前位置向5301采空區(qū)漏風(fēng)量為96m3/min；

（3）5302進(jìn)風(fēng)順槽斷層前后位置向5301采空區(qū)漏風(fēng)量為158m3/min；

（4）5304進(jìn)風(fēng)順槽口到斷層前位置向5301采空區(qū)漏風(fēng)量為148m3/min；

（5）5304進(jìn)風(fēng)順槽拐彎處到斷層前位置向5301采空區(qū)漏風(fēng)量為27m3/min；

（6）5304進(jìn)風(fēng)順槽斷層前后位置向5301采空區(qū)漏風(fēng)量為125m3/min；

（7）5304進(jìn)風(fēng)順槽斷層后（3號孔位置）到3號孔往下50m處位置向5301采空區(qū)漏風(fēng)量為16m3/min；

（8）5304進(jìn)風(fēng)順槽3號孔往下50m處到3號孔往下85m處位置向5301采空區(qū)漏風(fēng)量為29m3/min；

（9）5304進(jìn)風(fēng)巷2號孔到1號孔位置向5304進(jìn)風(fēng)巷漏風(fēng)量為36m3/min；

（10）5304進(jìn)風(fēng)巷1號孔到開切眼進(jìn)風(fēng)隅角處位置向5304進(jìn)風(fēng)巷漏風(fēng)量為83m3/min；

（11）5304開切眼進(jìn)風(fēng)隅角到回風(fēng)隅角位置測試漏風(fēng)量為0。

4.3 結(jié)束語

利用示蹤氣體測定漏風(fēng)通道，檢測精度高，操作簡單，是較為理想的漏風(fēng)測定方法；通過壓差計(jì)預(yù)先分析漏風(fēng)方向，初步判定漏風(fēng)源位置，釋放示蹤氣體后，在井巷相應(yīng)地點(diǎn)接收，通過分析確定了漏風(fēng)通道，得出漏風(fēng)量，為采空區(qū)遺煤自燃防治工作提供了科學(xué)依據(jù)；根據(jù)測定結(jié)果指導(dǎo)相應(yīng)的防火工作，可對煤礦采空區(qū)漏風(fēng)通道進(jìn)行封堵，巷道噴涂化學(xué)防火材料堵漏等措施。還可優(yōu)化采用均壓技術(shù)降低漏風(fēng)源壓差，指導(dǎo)煤礦采空區(qū)注氮位置及注氮量，對于防治遺煤自燃，保證礦井安全生產(chǎn)具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉國忠.SF6示蹤氣體脈沖釋放法在小煤窯漏風(fēng)檢測中的應(yīng)用[J].能源技術(shù)與管理，2017，01（42）：134-135.

[2]陳汝祥，戴廣龍等.基于示蹤技術(shù)的Y型通風(fēng)工作面采空區(qū)漏風(fēng)檢測[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2010，38（02）：35-38.endprint