一种充填开采煤层及充填体温度的井下测试方法与流程

1.本发明属于煤矿开采技术领域，特别是涉及一种充填开采煤层及充填体温度的井下测试方法。


背景技术：

2.在煤矿井下进行工作面分层充填开采时，经常面临复杂的瓦斯和煤自燃发火问题，但目前针对充填开采煤层的瓦斯和煤自燃发火问题的治理技术尚不成熟，亟需进行系统研究。为了研究充填开采煤层的瓦斯和煤自燃发火问题，必须了解煤层及充填体温度变化对煤自燃的影响，同时需要了解煤层及充填体温度变化对瓦斯渗透、吸附解吸的影响。因此，设计一种开采煤层及充填体温度的井下测试方法势在必行，该方法应能够准确测试出充填体的温度，用以判断热量的传导方向，通过分析各阶段充填对温度的影响以及分析充填对瓦斯渗透、吸附解吸的影响，用以避免瓦斯和煤自燃发火问题，同时能够满足对充填体温度变化进行长期监测的需要。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的问题，本发明提供一种充填开采煤层及充填体温度的井下测试方法，能够准确测试出充填体的温度，实现对热量传导方向的准确判断，进而通过分析各阶段充填对温度的影响以及分析充填对瓦斯渗透、吸附解吸的影响，用以避免瓦斯和煤自燃发火问题，同时能够满足对充填体温度变化进行长期监测的需要。
4.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种充填开采煤层及充填体温度的井下测试方法，包括如下步骤：
5.步骤一：在第一次充填前，先在煤层壁面上确定好测温点的数量和位置，并在每个测温点处做上标记；
6.步骤二：在测温标记处，利用钻机垂直煤层壁面打钻测温孔，所有测温孔的孔深保持一致；
7.步骤三：在井下进风顺槽内布置数据采集点，数据采集点处需要准备若干台欧姆表和一台计算机；
8.步骤四：在每个测温孔内均插入一根铂电阻温度计，并将铂电阻温度计的引线接头留在测温孔外面；
9.步骤五：选取与测温点数量相等的欧姆表，为每一根铂电阻温度计配置一台欧姆表，连接欧姆表与铂电阻温度计时，还需要配置一根导线，导线一端与铂电阻温度计的引线接头相连接，导线另一端需要通过一个开关与欧姆表相连；
10.步骤六：参照第一根铂电阻温度计与第一台欧姆表的连接方式，完成其余铂电阻温度计与欧姆表的连接；
11.步骤七：当所有铂电阻温度计均连接好欧姆表后，再将这些欧姆表通过数据线连接到计算机中；
12.步骤八：当需要进行温度测试时，只需闭合所有铂电阻温度计与欧姆表之间的开关，实现数据传输链的连通，此时计算机会对采集到的数据进行自动处理和分析；
13.步骤九：当第一次充填完成后，先在第一次充填体壁面上确定好测温点的数量和位置，并在每个测温点处做上标记；
14.步骤十：在测温标记处，利用钻机垂直第一次充填体壁面上打钻测温孔，所有测温孔的孔深保持一致；
15.步骤十一：重复步骤四至步骤八；
16.步骤十二：依次类推，每完成一次充填，便在新的充填体壁面上打钻测温孔，然后重复步骤四至步骤八，最终实现充填开采煤层及充填体温度的井下测试。
17.所述铂电阻温度计选用型号为pt1000的铂电阻温度计，pt1000铂电阻温度计的阻值在0摄氏度时为1000ω。
18.在通过计算机分析各阶段充填对温度的影响时，需要获取充填开采煤层及充填体内不同区域的热量流动速度，其计算公式为：q＝λ
·s·
(t
i-t
i 1
)/bi；式中，q为热量流动速度，λ为充填体的导热系数，s为单位面积，ti为煤层壁面或前一次充填体上测温点的温度，t
i 1
为后一次充填体上测温点的温度，bi为后一次充填体的厚度。
19.在通过计算机分析充填体对散热的影响时，需要获取充填体的散热速率，其计算公式为：q
散
＝λ
空
·s·
(t
i-t
空
)；式中，q
散
为散热速率，λ
空
为空气的导热系数，s为单位面积，ti为煤层壁面或前一次充填体上测温点的温度。
20.本发明的有益效果：
21.本发明的充填开采煤层及充填体温度的井下测试方法，能够准确测试出充填体的温度，实现对热量传导方向的准确判断，进而通过分析各阶段充填对温度的影响以及分析充填对瓦斯渗透、吸附解吸的影响，用以避免瓦斯和煤自燃发火问题，同时能够满足对充填体温度变化进行长期监测的需要。
附图说明
22.图1为充填开采煤层的横向剖面图；
23.图2为充填开采煤层的纵向剖面图；
24.图中，1—第一测温点，2—第二测温点，3—第三测温点，4—第四测温点，5—进风顺槽，6—充填体壁面，7—数据采集点，8—胶带顺槽，9—煤层，10—顶板，11—底板，12—采空区，13—第一次充填体，14—第二次充填体，15—第三次充填体，16—第四次充填体，17—第五次充填体。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
26.一种充填开采煤层及充填体温度的井下测试方法，包括如下步骤：
27.步骤一：在第一次充填前，先在煤层壁面上确定好测温点的数量和位置，并在每个测温点处做上标记；
28.本实施例中，如图1所示，测温点的数量为四个，分别记为第一测温点1、第二测温点2、第三测温点3及第四测温点4，第一测温点1、第二测温点2及第三测温点3均匀分布在煤
层壁面底部，第四测温点4位于第三测温点3正上方1.7m处，第一测温点1与第二测温点2的间距、第二测温点2与第三测温点3的间距均为55mm，第一测温点1与进风顺槽5的壁面距离为5m；
29.步骤二：在测温标记处，利用钻机垂直煤层壁面打钻测温孔，所有测温孔的孔深保持一致；
30.步骤三：在井下进风顺槽内布置数据采集点，数据采集点处需要准备若干台欧姆表和一台计算机；
31.步骤四：在每个测温孔内均插入一根铂电阻温度计，并将铂电阻温度计的引线接头留在测温孔外面；
32.步骤五：选取与测温点数量相等的欧姆表，为每一根铂电阻温度计配置一台欧姆表，连接欧姆表与铂电阻温度计时，还需要配置一根导线，导线一端与铂电阻温度计的引线接头相连接，导线另一端需要通过一个开关与欧姆表相连；
33.步骤六：参照第一根铂电阻温度计与第一台欧姆表的连接方式，完成其余铂电阻温度计与欧姆表的连接；
34.步骤七：当所有铂电阻温度计均连接好欧姆表后，再将这些欧姆表通过数据线连接到计算机中；
35.步骤八：当需要进行温度测试时，只需闭合所有铂电阻温度计与欧姆表之间的开关，实现数据传输链的连通，此时计算机会对采集到的数据进行自动处理和分析；
36.本实施例中，在第一次充填初期，每30分钟采集一次数据，持续采集48小时，待充填体内部温度趋于稳定时，数据采集周期变为每24小时一次，每次持续采集7组数据，每组数据间隔30分钟；
37.步骤九：当第一次充填完成后，先在第一次充填体壁面上确定好测温点的数量和位置，并在每个测温点处做上标记；
38.本实施例中，第一次充填体壁面上测温点的布置方式与煤层壁面上的测温点的布置方式相同，且第一次充填体壁面上的四个测温点与煤层壁面上的四个测温点位置一一对应；
39.步骤十：在测温标记处，利用钻机垂直第一次充填体壁面上打钻测温孔，所有测温孔的孔深保持一致；
40.步骤十一：重复步骤四至步骤八；
41.步骤十二：依次类推，每完成一次充填，便在新的充填体壁面上打钻测温孔，然后重复步骤四至步骤八，最终实现充填开采煤层及充填体温度的井下测试。本实施例中，如图2所示，以五次充填为例。
42.所述铂电阻温度计选用型号为pt1000的铂电阻温度计，pt1000铂电阻温度计的阻值在0摄氏度时为1000ω。
43.在通过计算机分析各阶段充填对温度的影响时，需要获取充填开采煤层及充填体内不同区域的热量流动速度，其计算公式为：q＝λ
·s·
(t
i-t
i 1
)/bi；式中，q为热量流动速度，λ为充填体的导热系数，s为单位面积，ti为煤层壁面或前一次充填体上测温点的温度，t
i 1
为后一次充填体上测温点的温度，bi为后一次充填体的厚度。
44.具体的，由于后一次充填体的充填会影响到前一次充填体两端的温度，因此通过
实时测温可以保证计算结果更为准确。具体通过计算每一层充填体内部的热量流动速度，就可以在数据汇总后总体分析充填开采不同阶段对各充填层及煤层表面的温度影响，其中各阶段充填体对温度的影响具体包括充填体放热及后一次充填体对前一次充填体的影响。
45.在通过计算机分析充填体对散热的影响，需要获取充填体的散热速率，其计算公式为：q
散
＝λ
空
·s·
(t
i-t
空
)；式中，q
散
为散热速率，λ
空
为空气的导热系数，s为单位面积，ti为煤层壁面或前一次充填体上测温点的温度。
46.具体的，只需通过对比同一时刻的热量流动速度q与散热速率q
散
，就可以分析充填体对散热的影响。
47.实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。