本發(fā)明涉及煤礦煤層溫度測(cè)試領(lǐng)域，具體涉及一種測(cè)定煤層鉆孔溫度的方法。

背景技術(shù)：

煤在氧化時(shí)要解吸產(chǎn)生多種氣體，如CO、H₂、CH₄、C₂H₆、C₂H₄、C₃H₈等。但煤在自熱過(guò)程中各種氣體產(chǎn)生的最低溫度、以及氣體生成量與煤溫之間的關(guān)系因煤質(zhì)的不同而不同。煤與氧氣氧化的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較多的CO，溫度升高會(huì)加速煤的氧化，因此當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)即應(yīng)停止開采。但是在煤層瓦斯抽采鉆孔期間低溫情況下煤即可以發(fā)生氧化，經(jīng)研究及實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，是由于在鉆孔施工過(guò)程中，鉆頭同煤體之間的摩擦產(chǎn)生熱，加速了煤的氧化，致使煤在低溫時(shí)即可發(fā)生氧化，產(chǎn)生CO。經(jīng)實(shí)際研究及煤礦現(xiàn)場(chǎng)取樣測(cè)試發(fā)現(xiàn)，煤層在60℃左右將開始有CO氣體產(chǎn)生，當(dāng)溫度逐漸升高時(shí)CO的濃度逐漸升高，當(dāng)CO濃度較高時(shí)再繼續(xù)開采會(huì)對(duì)開采人員的健康造成極大危害，因此需要對(duì)煤的氧化程度也就是產(chǎn)生的CO量進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)控。而衡量鉆孔內(nèi)氧化程度的高低，主要取決于溫度，因此對(duì)鉆孔內(nèi)的溫度進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)控，可以及時(shí)的知道煤層內(nèi)煤的氧化程度，再制定相應(yīng)的開采計(jì)劃。

目前順層鉆孔深度一般在80m以上，現(xiàn)有的激光測(cè)溫儀不能測(cè)量鉆孔內(nèi)部較深位置的溫度，且一般的測(cè)溫儀器在鉆孔封閉抽采后只能測(cè)量鉆孔表面溫度，所以需要一種能夠深度測(cè)量鉆孔內(nèi)溫度，以及在鉆孔封閉后仍能測(cè)量鉆孔內(nèi)溫度的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種煤層鉆孔溫度傳感器的制備方法及其測(cè)定方法，設(shè)備制作方法簡(jiǎn)單，便于攜帶，可以深入的鉆孔內(nèi)部測(cè)量鉆孔內(nèi)溫度。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題的：

一種測(cè)定煤層鉆孔溫度的方法，包括如下步驟：(1)溫度傳感器的制備及溫度傳感器標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：溫度傳感器包括萬(wàn)用表、第一探頭和第二探頭，第一探頭和第二探頭由分別由第一銅-康銅導(dǎo)線和第二銅-康銅導(dǎo)線連接到溫度傳感器；第一探頭浸入?yún)⒖既芤褐校诙筋^浸入變溫溶液，記錄萬(wàn)用表電壓示數(shù)，繪制以溫度為橫坐標(biāo)，萬(wàn)用表電壓示數(shù)為縱坐標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)曲線；(2)測(cè)定煤層鉆孔溫度：將上述第二探頭設(shè)置于鉆孔內(nèi)，萬(wàn)用表讀出電壓示數(shù)，同標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)比，則得鉆孔溫度。

進(jìn)一步，第二探頭設(shè)置于套管內(nèi)，利用礦區(qū)原有的套管可將探頭設(shè)置于套管內(nèi)，便于測(cè)試鉆孔內(nèi)溫度。

進(jìn)一步，為保證熱量及電量的傳遞，銅導(dǎo)線和康銅導(dǎo)線直徑均為2～3mm。

進(jìn)一步，溫度傳感器的制備方法為：

(1)銅-康銅導(dǎo)線及熱偶探頭的制備：銅線和康銅導(dǎo)線并列放置，分別將銅導(dǎo)線和康銅導(dǎo)線的末端纏繞在一起，首端纏繞在一起，即得銅-康銅導(dǎo)線；并用電弧焊將所述銅導(dǎo)線和康銅導(dǎo)線末端纏繞部分熔成球狀，即為探頭；

(2)溫度傳感器的制備：第一銅-康銅導(dǎo)線一端連接萬(wàn)用表第一 接口,另一端第一探頭浸入固定溫度的參考溶液中；第二銅-康銅導(dǎo)線一端連接萬(wàn)用表第二接口，另一端第二探頭浸入變溫溶液中；第三導(dǎo)線一端浸入變溫溶液中另一端浸入?yún)⒖既芤褐?，變溫溶液中設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)，即得溫度傳感器；

(3)制定標(biāo)準(zhǔn)工作曲線：繪制上述溫度傳感器的標(biāo)準(zhǔn)曲線，改變變溫水溶液溫度，萬(wàn)用表示數(shù)即為相應(yīng)電壓，標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)示數(shù)為其相應(yīng)溫度；繪制以溫度為橫坐標(biāo)，電壓為縱坐標(biāo)的溫度傳感器的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。

進(jìn)一步，為保證熱偶探頭工作的穩(wěn)定性，銅導(dǎo)線和康銅導(dǎo)線纏繞末端熔成的球狀為圓滑無(wú)孔洞球。

進(jìn)一步，第三導(dǎo)線為銅導(dǎo)線或者銅康導(dǎo)線或者銅-康銅導(dǎo)線中的一種。

進(jìn)一步，參考溶液為0℃冰水溶液。

進(jìn)一步，變溫溶液為0～100℃的變溫水溶液。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有：

1、可以伸入到鉆孔內(nèi)部，探測(cè)鉆孔內(nèi)部深度處的溫度；

2、在鉆孔封閉后仍能測(cè)量孔內(nèi)的溫度；

3、制作方法簡(jiǎn)單，便于攜帶，設(shè)備材料經(jīng)濟(jì)，可廣泛用于煤層的鉆孔溫度探測(cè)方面，可減少煤層事故的發(fā)生。

附圖說(shuō)明

圖1為溫度傳感器示意圖。

圖2為實(shí)施例1中利用煤層鉆孔溫度傳感器測(cè)得鉆孔深度95m時(shí) 溫度電壓曲線圖。

圖3為實(shí)施例1中利用煤層鉆孔溫度傳感器測(cè)得鉆孔深度95m時(shí)溫度電壓曲線圖。

圖4為實(shí)施例1中利用煤層鉆孔溫度傳感器測(cè)得鉆孔深度55m時(shí)溫度電壓曲線圖。

圖5為實(shí)施例1中利用煤層鉆孔溫度傳感器測(cè)得鉆孔深度40m時(shí)溫度電壓曲線圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種測(cè)定煤層鉆孔溫度的方法，包括如下步驟：

(1)銅-康銅導(dǎo)線及熱偶探頭的制備：銅線和康銅導(dǎo)線并列放置，分別將銅導(dǎo)線和康銅導(dǎo)線的末端纏繞在一起，首端纏繞在一起，即得銅-康銅導(dǎo)線；并用電弧焊將所述銅導(dǎo)線和康銅導(dǎo)線末端纏繞部分熔成球狀，即為探頭；(2)溫度傳感器的制備：以0℃冰水溶液為溫度傳感器的參考溶液4，第一銅-康銅導(dǎo)線10一端連接萬(wàn)用表表3第一接口7,另一端第一探頭5浸入?yún)⒖既芤?中；第二銅-康銅導(dǎo)線9一端連接萬(wàn)用表表3第二接口8，另一端第二探頭6浸入變溫水溶液2中；第三導(dǎo)線11一端浸入變溫水溶液2中另一端浸入?yún)⒖妓芤?中，變溫溶液中設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)1，即得溫度傳感器；

其中，銅導(dǎo)線和康銅導(dǎo)線直徑均為2～3mm；球狀探頭為圓滑無(wú)孔洞球；第三導(dǎo)線11為銅導(dǎo)線或者銅康導(dǎo)線或者銅-康銅導(dǎo)線中的一種；萬(wàn)用表3為10μV分辨率的數(shù)字式萬(wàn)用表；銅導(dǎo)線和康銅導(dǎo)線并 用可以增加溫度傳感器的使用壽命，當(dāng)其中一個(gè)導(dǎo)線出現(xiàn)故障時(shí)另外一根仍可以繼續(xù)使用，且銅導(dǎo)線和康銅導(dǎo)線的長(zhǎng)度可以根據(jù)鉆孔的實(shí)際深度進(jìn)行截取，大于80m時(shí)仍可以使用，從而可以滿足不同鉆孔深度的需要，需要測(cè)量鉆孔內(nèi)溫度時(shí)第一探頭5仍浸入?yún)⒖既芤?中，第二探頭6伸入鉆孔內(nèi)部。

(3)制定標(biāo)準(zhǔn)工作曲線：改變變溫水溶液2中的溶液溫度，則萬(wàn)用表3中電壓會(huì)隨之改變，從標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)1中讀出變溫水溶液的溫度，以溫度計(jì)1中示數(shù)為橫坐標(biāo)，萬(wàn)用表3示數(shù)為縱坐標(biāo)繪制溫度傳感器標(biāo)準(zhǔn)工作曲線；

煤礦開采中，通常在鉆孔完成后會(huì)在鉆孔中設(shè)置套管，從而便于抽取鉆孔內(nèi)部氣體用于觀察及分析，因而可以將溫度傳感器的探頭部分設(shè)置在套管內(nèi)，根據(jù)電壓表度數(shù)，在標(biāo)準(zhǔn)工作曲線中求得相應(yīng)溫度。

通過(guò)線性回歸分析，可得出各熱電偶的線性回歸方程：t＝A+t_g+BV

式中：t—測(cè)定溫度，℃；A、B—系數(shù)；t_g—環(huán)境(參考端)溫度，℃；V—毫伏表讀數(shù)，mV。將上述標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)的讀數(shù)帶入t,電壓表讀數(shù)帶入V，其中t_g為0則可以分別求得A、B值，從而繪制溫度傳感器標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。相關(guān)分析是用相關(guān)系數(shù)來(lái)表示兩個(gè)變量間相互的直線關(guān)系，并判斷其密切程度的統(tǒng)計(jì)方法。其絕對(duì)值愈接近1，兩個(gè)變量間的直線相關(guān)愈密切，愈接近0，相關(guān)愈不密切，一般要求回歸方程的相關(guān)系數(shù)在0.99以上，才符合實(shí)驗(yàn)要求。

表1為采用本溫度傳感器對(duì)不同深度鉆孔的電壓進(jìn)行測(cè)試，利用標(biāo)準(zhǔn)曲線即可得出相對(duì)應(yīng)鉆孔溫度，對(duì)溫度傳感器的精度進(jìn)行標(biāo)定。

表1不同深度鉆孔的溫度及電壓

圖2、圖3、圖4、圖5分別為95m、75m、55m、40m深度鉆孔所對(duì)應(yīng)的溫度及壓力的線性回歸曲線圖，R²為其相關(guān)系數(shù)，從圖中可以看到不同深度時(shí)的溫度傳感器的線性回歸方程的相關(guān)系數(shù)均在0.99以上，說(shuō)明溫度傳感器的靈敏度和精度都很高，符合測(cè)試要求；同時(shí)還發(fā)現(xiàn)溫度較高時(shí)各組熱電偶在相同溫度點(diǎn)的電壓標(biāo)定結(jié)果非常接近，可見當(dāng)溫度達(dá)到某一溫度時(shí)熱電偶線的長(zhǎng)度對(duì)標(biāo)定結(jié)果影響較小。

實(shí)施例2

一種溫度傳感器的制備方法，包括如下步驟：

(1)銅-康銅導(dǎo)線及熱偶探頭的制備：將2mm銅線和3mm康銅導(dǎo)線并列放置，分別將銅導(dǎo)線和康銅導(dǎo)線的末端纏繞在一起，首端纏繞在一起，即得銅-康銅導(dǎo)線；并用電弧焊將所述銅導(dǎo)線和康銅導(dǎo)線末端纏繞部分熔成無(wú)空洞的球狀，即為探頭；

(2)溫度傳感器的制備：以0℃水溶液為溫度傳感器的參考溶液4，第一銅-康銅導(dǎo)線10一端連接萬(wàn)用表3第一接口7,另一端第一探頭5浸入?yún)⒖既芤?中；第二銅-康銅導(dǎo)線9一端連接萬(wàn)用表3第二接口8，另一端第二探頭6浸入變溫水溶液2中；第三導(dǎo)線11一端浸入變溫水溶液2中另一端浸入?yún)⒖妓芤?中，變溫溶液中設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)1，即得溫度傳感器。

根據(jù)電壓和相對(duì)熱偶探頭測(cè)得的溫度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，則只從壓力表即可得探頭端所測(cè)物體的溫度。

實(shí)施例3

一種溫度傳感器的制備方法，包括如下步驟：

(1)銅-康銅導(dǎo)線及熱偶探頭的制備：將2mm銅線和2mm康銅導(dǎo)線并列放置，分別將銅導(dǎo)線和康銅導(dǎo)線的末端纏繞在一起，首端纏繞在一起，即得銅-康銅導(dǎo)線；并用電弧焊將所述銅導(dǎo)線和康銅導(dǎo)線末端纏繞部分熔成無(wú)空洞的球狀，即為探頭；

(2)溫度傳感器的制備：以0℃冰水溶液為溫度傳感器的參考溶液4，第一銅-康銅導(dǎo)線10一端連接萬(wàn)用表3第一接口7,另一端第一探頭5浸入?yún)⒖既芤?中；第二銅-康銅導(dǎo)線9一端連接萬(wàn)用表3第二接口8，另一端第二探頭6浸入變溫水溶液2中；第三導(dǎo)線11一端浸入變溫水溶液2中另一端浸入?yún)⒖妓芤?中，變溫溶液中設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)1，即得溫度傳感器。

根據(jù)電壓和相對(duì)熱偶探頭測(cè)得的溫度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，則只從壓力表即可得探頭端所測(cè)物體的溫度。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。