關(guān)于礦井供水管道泄漏檢測(cè)方法的研究

張緒貴

摘 要 文章以礦井供水管道泄漏檢測(cè)為研究對(duì)象，首先分析了礦井供水管道破損泄漏的原因，然后介紹了兩種常用的礦井供水管道泄漏檢測(cè)方法，僅供參考。

關(guān)鍵詞 礦井 供水管道 泄漏 檢測(cè)方法

0引言

在礦業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，礦井供水主要有三個(gè)作用，分別是生產(chǎn)、防塵和消防。供水管道一旦出現(xiàn)問題，就會(huì)由于井下供水管道水壓不夠而導(dǎo)致除塵效果不理想等問題，在影響生產(chǎn)的同時(shí)，還會(huì)危及現(xiàn)場(chǎng)工作人員的身體健康。

1礦井供水管道破損泄漏的原因

一方面是因?yàn)楣┧艿浪?jīng)區(qū)域存在較多的腐蝕性物質(zhì)，而礦山企業(yè)并未針對(duì)此對(duì)供水管道加強(qiáng)保護(hù)；另一方面，礦山由于不合理開采存在較多采空區(qū)，而供水管道經(jīng)過采空區(qū)時(shí)，由于受到不同方向的力，會(huì)逐漸隨著地基慢慢下沉，壓力和拉力不均，最終導(dǎo)致礦井供水管道破損。

2常用礦井供水管道泄漏檢測(cè)方法

2.1流量平衡判漏法

在一條未發(fā)生泄漏的管道內(nèi)，利用“流入等于流出”的原理，如果下游流出的流量小于上游流入的流量，則說明可能發(fā)生了泄漏。但是由于管道溫度、壓力、粘度、密度等因素影響，損失的水量與管道上下游流量差值仍有差異，利用以下公式進(jìn)行計(jì)算：

其中為礦井中地下水的給予的能量；為礦井中的排水能量；為水汽蒸發(fā)的能量；為礦井中水的溫度能量，以上參數(shù)單位均為104m3/a。

利用上述公式，從不同節(jié)點(diǎn)或觀測(cè)位置對(duì)水管進(jìn)行流量平衡計(jì)算，分別計(jì)算出各節(jié)點(diǎn)或觀測(cè)位置的數(shù)據(jù)，然后借助合適的數(shù)值模型，對(duì)位置節(jié)點(diǎn)進(jìn)行差分，確定礦井供水管道泄漏位置。

2.2管道泄漏負(fù)壓波診斷法

2.2.1檢測(cè)原理

管道發(fā)生泄漏時(shí)，由于物質(zhì)損失，該處流體密度減小，相應(yīng)的流體壓力降低。由于流體的連續(xù)性，流體速度不會(huì)立即改變，但流體在泄漏點(diǎn)及其相鄰區(qū)域之間的壓力差異，并且會(huì)從高壓流向低壓區(qū)域，從而引起泄漏點(diǎn)相鄰區(qū)域流體密度減小和壓力降低，并逐漸從泄漏點(diǎn)處沿管道依次向上游、下游方向擴(kuò)散，在水力學(xué)上稱為負(fù)壓波。同時(shí)，負(fù)壓波實(shí)際傳播過程的中衰減程度較小，可傳播出數(shù)十千米。在具體應(yīng)用時(shí)，首先需要在管道兩側(cè)安裝壓力傳感器，然后便可通過對(duì)負(fù)壓力波的波形特征來判斷是否發(fā)生泄漏，并且根據(jù)負(fù)壓力波傳到上、下游傳感器的時(shí)間差和負(fù)壓力波的傳播速度可進(jìn)行泄漏點(diǎn)的定位。

2.2.2泄漏點(diǎn)定位算法的實(shí)現(xiàn)

圖1中上下游兩傳感器之間的距離為L(zhǎng)，泄漏點(diǎn)與上游傳感器之間的距離為X，液體的流速為v，負(fù)壓波的傳播速度為a，上游傳感器檢測(cè)到負(fù)壓波的時(shí)刻為t1時(shí)刻，下游傳感器檢測(cè)到負(fù)壓波的時(shí)間為t2時(shí)刻。則

由于實(shí)際的負(fù)壓波傳播速度遠(yuǎn)大于液體的流速，因此液體的流速V忽略不計(jì)?？珊?jiǎn)化為：。

X和L可直接測(cè)量得到，負(fù)壓波的傳播速度a與時(shí)間差未知，需要根據(jù)傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行間接計(jì)算?；诨ハ嚓P(guān)算法建立時(shí)間差的估算模式，結(jié)算得到相應(yīng)差值。

負(fù)壓波在管道中的傳播速度是影響泄漏定位的另一重要因素，負(fù)壓波的傳播速度V由下式?jīng)Q定：

式中，V是負(fù)壓波在管道中的傳播速度；K是液體的體積彈性系數(shù)； 是液體密度；E是管材的彈性模量；D是管道直徑；e是管壁厚度；C1管道約束條件有關(guān)的修正系數(shù)。由公式可以看出負(fù)壓波的傳播速度影響因素十分復(fù)雜，因此，為獲得準(zhǔn)確的負(fù)壓波傳播速度還需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量。

3結(jié)束語(yǔ)

在具體的礦井供水管道檢測(cè)中，礦業(yè)企業(yè)可以根據(jù)礦山實(shí)際情況，對(duì)文中所述方法進(jìn)行優(yōu)化實(shí)施，也可以應(yīng)用一些基于先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)的在線檢測(cè)技術(shù)，促使礦井采掘效率和安全得到有效提升。

參考文獻(xiàn)

[1] 姜傳成，蘇印杭，王森等.礦井供水管道泄漏檢測(cè)方法的研究與應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技，2014（10）：102-103.