[发明专利]一种提高煤矿瓦斯抽采管网声波检漏准确率的方法

说明书

本发明涉及一种提高煤矿瓦斯抽采管网声波检漏准确率的方法，该方法包含如下步骤：S1：建立井下瓦斯抽采管网系统压力气体声波的漏气模型，并建立针对于管网漏气对应的噪音模型；S2：对煤矿井下瓦斯抽采管道进行巡检，通过声波探头采集混合声音，利用多元高斯函数拟合的方法对混合声音进行分离，得到混合声音中包含的所有声音种类的频谱；S3：将分离出来的多种声音频谱与预设的漏气模型和噪音模型进行对比，得出处理结果。本发明方法通过频谱参数来表征声音种类不同，并以频谱作为判别依据，从而直接确定漏气产生的声波进而确定漏气点位置，具有很高的准确性。

技术领域

本发明属于煤矿井下瓦斯抽采管网系统检漏技术领域，涉及一种提高煤矿瓦斯抽采管网声波检漏准确率的方法。

背景技术

煤炭在我国一次性能源结构中处于绝对主要位置，50年代的比例曾高达90％，然而，新形势下我国煤炭工业的发展面临着严峻的挑战，频繁发生的重特大瓦斯灾害事故，已成为煤矿安全生产最严重的制约因素。瓦斯抽采是防治煤矿瓦斯灾害事故的根本措施，由于井下钻孔具有施工简便、成本低等优点，在我国煤矿中得到了广泛的应用，煤矿瓦斯抽采量迅速上升，自2000年来瓦斯抽采量从8.7亿立方米增加到133亿立方米，增加15.3倍。然而我国大部分煤矿的煤层钻孔瓦斯抽采浓度普遍低于30％，瓦斯抽采浓度偏低一方面导致利用难度大，大部分抽出瓦斯被直接排放到大气中，导致大气环境破坏；另一方面，瓦斯浓度偏低，部分处于爆炸极限范围，可能诱发瓦斯燃烧、爆炸安全事故。

造成瓦斯抽采浓度低的因素有很多，其中一个重要原因是由于煤矿井下瓦斯抽采管网系统是由大量的管道联接形成的，再加之煤矿井下条件复杂，容易出现安装不紧密、管道损坏等现象，导致外界空气被吸入瓦斯抽采管网系统内，使得主管或地面泵站瓦斯抽采浓度较之孔口或支管出现明显下降。

目前，我国在煤矿瓦斯抽放管网系统检漏方面的研究仍显空缺，仅有中国专利(CN201110108718)提出了一种煤矿用瓦斯抽放管道超声波检漏仪，通过对瓦斯抽采管网漏气孔所发生的超声波进行巡检，进而确定抽采管网的漏气点并进行处理，以提高抽采管网的气密性进而保证瓦斯抽采浓度。但煤矿井下条件复杂，皮带输送机、矿车行进、钻机施工等环境均会产生明显声音，对瓦斯管网漏气孔的巡检和确定存在很大的干扰，大大降低了利用超声波对煤矿瓦斯抽采管网检漏的准确率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种提高煤矿瓦斯抽采管网声波检漏准确率的方法，通过发展瓦斯抽采管网系统检漏技术并提高其检测准确率以提高抽采瓦斯浓度，推进煤层气利用产业的又快又好发展。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种提高煤矿瓦斯抽采管网声波检漏准确率的方法，该方法包含如下步骤：

S1：采集并建立井下瓦斯抽采管网系统的噪音模型以及井下瓦斯抽采管网系统压力气体声波的漏气模型；

S2：对煤矿井下瓦斯抽采管道进行巡检，通过声波探头采集混合声音，利用多元高斯函数拟合的方法对混合声音进行分离，得到混合声音中包含的所有声音种类的频谱；

S3：将分离出来的多种声音频谱与预设的漏气模型和噪音模型进行对比，得出处理结果。

进一步，所述噪音模型包含井下人声、皮带滚轮碰撞声、钻机施工声、矿车与铁轨碰撞声以及矿车鸣笛声。

进一步，所述的漏气模型为由管网外部空气高速进入管网产生的声波模型，包含法兰盘连接不牢、管道破损和钻孔孔口接抽连接不牢三种方式。

进一步，步骤S3具体为：

S31：将分离出来的多种声音频谱与预设的漏气模型和噪音模型进行对比；

S32：若检测位置所采集的混合声音的频谱中包含与噪音模型相吻合的声波，则标定为确定噪音；