[发明专利]一种基于示踪气体对抽采管道中气体流量的判别方法

说明书

本发明公开一种基于示踪气体对抽采管道中气体流量的判别方法，包括以下步骤：(a)将示踪气体SF₆释放装置布置在抽采管道的进风侧，连续稳定地释放SF₆示踪气体，并记录释放量；(b)计算示踪气体达到均匀混合的最短距离x；(c)监测点布置及测量；监测点应布置在最短均匀混合距离以外，在达到一定的时间之后，可测出一个稳定浓度；(d)计算整个管道内的气体流量；(e)测定整个管道内的压差；(f)计算抽采管道风阻值；(g)计算监测点实时气体流量。本发明主要是通过SF₆示踪气体法测量抽采管道内气体流量，计算抽采管道内风阻，再结合管道内的压差测量数据，实时对管道内的瓦斯抽采数据以及管道流量进行测量，操作简单，可明显减少示踪气体SF₆的用量。

技术领域

本发明涉及煤矿井下气体监测领域，具体地说是涉及一种基于示踪气体对抽采管道中气体流量的判别方法。

背景技术

在煤矿井下开采过程中，为了确保开采工作的顺利进行，需要采取有效措施来对煤层瓦斯涌出量进行控制。瓦斯抽采效果是通过瓦斯抽采管网监测系统来进行判断的，而判断的依据就是两个重要参数：管道流量和甲烷浓度，因此对这两个参数实现实时监测以及保证监测数据的准确性就显得尤为重要。

当前井下管道内甲烷浓度、管道流量等数据主要依靠人工测量的方法，但是人工测量存在以下问题：1.效率较低，浪费大量的人力和时间；2.数据实时性差；3.数据准确度不高，不能反映实时在线监测数据，很难给抽放技术人员提供可靠的数据。

目前，SF₆示踪气体在煤矿井下监测漏风通道、判断漏风方向、确定漏风量方面得到应用。但并未有记载可将其用于气体流量测量方面，而且现有SF₆示踪气体测定法多是需要持续几天不间断释放SF₆示踪气体，长期使用SF₆气体成本高且危害环境，同时会影响井下氧气浓度，严重时对井下工作人员的正常呼吸造成影响。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出一种基于示踪气体对抽采管道中气体流量的判别方法。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种基于示踪气体对抽采管道中气体流量的判别方法，包括以下步骤：

(a)将示踪气体SF₆释放装置布置在抽采管道的进风侧，示踪气体SF₆释放装置的布置位置记为释放点或布置点；待整个实验巷道布置完成，连续稳定地释放SF₆示踪气体，并根据示踪气体SF₆释放装置所配备流量计的读数确定释放速率，记为q(m³/min)；

(b)计算示踪气体达到均匀混合的最短距离x；

最短距离x按照以下公式进行计算：

式中：c(x，0)为距释放点m处，释放时间为t时，巷道中心处示踪气体浓度；c(x，r)为距释放点m处，释放时间为t时，巷道壁中心示踪气体的浓度；c₀(x，r)为无边界条件影响，距离释放点距离为x，距离巷道断面中心(或者说紊流中心)为r处，巷道中示踪气体的浓度；x为距离释放点的距离，m；r为与巷道断面中心的距离，非正方形断面为当量半径，m；Dr为径向紊流系数；q为释放速率，与步骤(a)中的q是同一含义；n为积分的数值，u为巷道的风速，m/s；

通过计算所得到的最短均匀混合距离x,找出示踪气体达到最短均匀混合距离的点；

(c)监测点布置及测量；