關于礦井供水管道泄漏檢測方法的研究

張緒貴

摘 要 文章以礦井供水管道泄漏檢測為研究對象，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方法，僅供參考。

關鍵詞 礦井 供水管道 泄漏 檢測方法

0引言

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

1礦井供水管道破損泄漏的原因

一方面是因為供水管道所經區(qū)域存在較多的腐蝕性物質，而礦山企業(yè)并未針對此對供水管道加強保護；另一方面，礦山由于不合理開采存在較多采空區(qū)，而供水管道經過采空區(qū)時，由于受到不同方向的力，會逐漸隨著地基慢慢下沉，壓力和拉力不均，最終導致礦井供水管道破損。

2常用礦井供水管道泄漏檢測方法

2.1流量平衡判漏法

在一條未發(fā)生泄漏的管道內，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，利用以下公式進行計算：

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)點或觀測位置對水管進行流量平衡計算，分別計算出各節(jié)點或觀測位置的數(shù)據(jù)，然后借助合適的數(shù)值模型，對位置節(jié)點進行差分，確定礦井供水管道泄漏位置。

2.2管道泄漏負壓波診斷法

2.2.1檢測原理

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

2.2.2泄漏點定位算法的實現(xiàn)

圖1中上下游兩傳感器之間的距離為L，泄漏點與上游傳感器之間的距離為X，液體的流速為v，負壓波的傳播速度為a，上游傳感器檢測到負壓波的時刻為t1時刻，下游傳感器檢測到負壓波的時間為t2時刻。則

由于實際的負壓波傳播速度遠大于液體的流速，因此液體的流速V忽略不計。可簡化為：。

X和L可直接測量得到，負壓波的傳播速度a與時間差未知，需要根據(jù)傳感器測得的數(shù)據(jù)進行間接計算。基于互相關算法建立時間差的估算模式，結算得到相應差值。

負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，負壓波的傳播速度V由下式決定：

式中，V是負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管道約束條件有關的修正系數(shù)。由公式可以看出負壓波的傳播速度影響因素十分復雜，因此，為獲得準確的負壓波傳播速度還需進行現(xiàn)場實際測量。

3結束語

在具體的礦井供水管道檢測中，礦業(yè)企業(yè)可以根據(jù)礦山實際情況，對文中所述方法進行優(yōu)化實施，也可以應用一些基于先進計算機技術的在線檢測技術，促使礦井采掘效率和安全得到有效提升。

參考文獻

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