关于矿井供水管道泄漏检测方法的研究

张绪贵

摘 要 文章以矿井供水管道泄漏检测为研究对象，首先分析了矿井供水管道破损泄漏的原因，然后介绍了两种常用的矿井供水管道泄漏检测方法，仅供参考。

关键词 矿井 供水管道 泄漏 检测方法

0引言

在矿业生产活动中，矿井供水主要有三个作用，分别是生产、防尘和消防。供水管道一旦出现问题，就会由于井下供水管道水压不够而导致除尘效果不理想等问题，在影响生产的同时，还会危及现场工作人员的身体健康。

1矿井供水管道破损泄漏的原因

一方面是因为供水管道所经区域存在较多的腐蚀性物质，而矿山企业并未针对此对供水管道加强保护；另一方面，矿山由于不合理开采存在较多采空区，而供水管道经过采空区时，由于受到不同方向的力，会逐渐随着地基慢慢下沉，压力和拉力不均，最终导致矿井供水管道破损。

2常用矿井供水管道泄漏检测方法

2.1流量平衡判漏法

在一条未发生泄漏的管道内，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，则说明可能发生了泄漏。但是由于管道温度、压力、粘度、密度等因素影响，损失的水量与管道上下游流量差值仍有差异，利用以下公式进行计算：

其中为矿井中地下水的给予的能量；为矿井中的排水能量；为水汽蒸发的能量；为矿井中水的温度能量，以上参数单位均为104m3/a。

利用上述公式，从不同节点或观测位置对水管进行流量平衡计算，分别计算出各节点或观测位置的数据，然后借助合适的数值模型，对位置节点进行差分，确定矿井供水管道泄漏位置。

2.2管道泄漏负压波诊断法

2.2.1检测原理

管道发生泄漏时，由于物质损失，该处流体密度减小，相应的流体压力降低。由于流体的连续性，流体速度不会立即改变，但流体在泄漏点及其相邻区域之间的压力差异，并且会从高压流向低压区域，从而引起泄漏点相邻区域流体密度减小和压力降低，并逐渐从泄漏点处沿管道依次向上游、下游方向扩散，在水力学上称为负压波。同时，负压波实际传播过程的中衰减程度较小，可传播出数十千米。在具体应用时，首先需要在管道两侧安装压力传感器，然后便可通过对负压力波的波形特征来判断是否发生泄漏，并且根据负压力波传到上、下游传感器的时间差和负压力波的传播速度可进行泄漏点的定位。

2.2.2泄漏点定位算法的实现

图1中上下游两传感器之间的距离为L，泄漏点与上游传感器之间的距离为X，液体的流速为v，负压波的传播速度为a，上游传感器检测到负压波的时刻为t1时刻，下游传感器检测到负压波的时间为t2时刻。则

由于实际的负压波传播速度远大于液体的流速，因此液体的流速V忽略不计。可简化为：。

X和L可直接测量得到，负压波的传播速度a与时间差未知，需要根據传感器测得的数据进行间接计算。基于互相关算法建立时间差的估算模式，结算得到相应差值。

负压波在管道中的传播速度是影响泄漏定位的另一重要因素，负压波的传播速度V由下式决定：

式中，V是负压波在管道中的传播速度；K是液体的体积弹性系数； 是液体密度；E是管材的弹性模量；D是管道直径；e是管壁厚度；C1管道约束条件有关的修正系数。由公式可以看出负压波的传播速度影响因素十分复杂，因此，为获得准确的负压波传播速度还需进行现场实际测量。

3结束语

在具体的矿井供水管道检测中，矿业企业可以根据矿山实际情况，对文中所述方法进行优化实施，也可以应用一些基于先进计算机技术的在线检测技术，促使矿井采掘效率和安全得到有效提升。

参考文献

[1] 姜传成，苏印杭，王森等.矿井供水管道泄漏检测方法的研究与应用[J].中小企业管理与科技，2014（10）：102-103.