一種瓦斯智能抽采系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高瓦斯礦井瓦斯的抽采領(lǐng)域，尤其涉及一種基于氣爆技術(shù)和鉆孔自主式動態(tài)封孔裝置的瓦斯智能抽采系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，瓦斯爆炸事故是我國煤礦安全生產(chǎn)的最大威脅之一，而瓦斯抽采是治理瓦斯災(zāi)害的主要途徑。鉆孔抽采在瓦斯抽采領(lǐng)域中的應(yīng)用較為廣泛，操作簡單快捷，使用價值較高，但此種抽采方式又存在很多難題，如鉆孔密封效果不好，中低濃度瓦斯礦井瓦斯抽采率較低，瓦斯純度低、含塵量高等，而這些因素往往會導(dǎo)致瓦斯抽采率和利用率普遍降低。因此，提高鉆孔密封效果和瓦斯抽采濃度是瓦斯抽采面臨的關(guān)鍵難題。
[0003]現(xiàn)階段瓦斯抽采時采用的封孔方法可謂多樣，其實質(zhì)就是通過在鉆孔中形成一段固體來達到堵孔目的。然而，形成的固體經(jīng)過長時間的瓦斯抽采后容易松動，不能達到很好的密封效果。而水力壓裂技術(shù)雖然可以提高煤體滲透性，在一定程度上提高了瓦斯抽采濃度，但對封孔技術(shù)要求較高，實用性較低。因此，現(xiàn)有技術(shù)有待于更進一步的改進和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于氣爆技術(shù)和鉆孔自主式動態(tài)封孔裝置的瓦斯智能抽采系統(tǒng)及方法，以提高煤體的滲透率和瓦斯的抽采率。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明方案包括:
[0006]—種基于氣爆技術(shù)和鉆孔自主式動態(tài)封孔裝置的瓦斯智能抽采系統(tǒng)，其包括鉆孔，其中，鉆孔內(nèi)布置有氣爆器，氣爆器與中空的伸縮鋼管相連接，伸縮鋼管與氣爆器相連通，伸縮鋼管下端設(shè)置有用于封堵鉆孔的封堵鋼板，封堵鋼板下方設(shè)置有由封堵口袋形成的封堵層，封堵鋼板的上方的伸縮鋼管上設(shè)置有伸縮式橡膠堵頭，伸縮式橡膠堵頭與封堵鋼板之間形成一封堵腔體，伸縮式橡膠堵頭上設(shè)置有聚塵罩，每個聚塵罩均設(shè)置有連接管路，位于伸縮式橡膠堵頭上方的連接管路上設(shè)置有第一閥門，位于封堵腔體內(nèi)的連接管路上設(shè)置有帶有噴頭的第二閥門，位于封堵層下方的連接管路上設(shè)置有第三閥門。
[0007]所述的瓦斯智能抽采系統(tǒng)，其中，上述中空的伸縮鋼管通過第一連接管與第一主管路相連通，第一主管路分別與第二連接管、第三連接管相連接，第二連接管與瓦斯存儲罐相連通，第二連接管上設(shè)置有第四閥門與瓦斯?jié)舛葯z測儀，第四閥門與瓦斯?jié)舛葯z測儀之間的第二連接管上設(shè)置有瓦斯抽采自動控制栗；第三連接管與液態(tài)甲烷高壓罐相連通，第三連接管上設(shè)置有第五閥門。
[0008]所述的瓦斯智能抽采系統(tǒng)，其中，上述連接管通過第五連接管與第二主管路相連通，第二主管路自上而下設(shè)置有四通連接件與三通連接件，四通連接件分別與第六連接管、第七連接管相連接，第六連接管與四通連接件連接處設(shè)置有第六閥門，第六連接管與儲塵罐相連通，第六連接管在與儲塵罐連接處設(shè)置有第七閥門與粉塵濃度檢測儀，第七閥門與粉塵濃度檢測儀之間的第六連接管上設(shè)置有吸塵器；第七連接管在與四通連接件連接處設(shè)置有第八閥門，第七連接管與廢液池相連通，第七連接管在近廢液池端設(shè)置有排液自動控制栗，靠近排液自動控制栗的第七連接管上設(shè)置有流體顆粒濃度檢測儀；
[0009]三通連接件分別與第八連接管、第九連接管相連接，第八連接管與三通連接件的連接處設(shè)置有第九閥門，第八連接管與儲水罐相連通，第八連接管在與儲水罐連接處設(shè)置有第十閥門，靠近第十閥門的第八連接管上設(shè)置有供水自動控制栗；第九連接管與三通連接件的連接處設(shè)置有第十一閥門，第九連接管與自動攪拌儲漿罐相連通，第九連接管在與自動攪拌儲漿罐連接處設(shè)置有抽漿自動控制栗，自動攪拌儲漿罐通過第十連接管與第八連接管相連通，第十連接管上設(shè)置有第十二閥門。
[0010]所述的瓦斯智能抽采系統(tǒng)，其中，上述自動攪拌儲漿罐包括外罐，外罐內(nèi)設(shè)置有內(nèi)罐，內(nèi)罐的底部設(shè)置在一轉(zhuǎn)盤上，外罐底部設(shè)置在托盤上，托盤與一支撐架相連接，轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有一轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸穿過托盤與一驅(qū)動電機相連接；內(nèi)罐上方設(shè)置有進水口與進料口，內(nèi)罐下方設(shè)置有出漿口，出漿口上設(shè)置有截止閥，出漿口通過出漿管與抽漿自動控制栗相連通。
[0011]所述的瓦斯智能抽采系統(tǒng)，其中，上述氣爆器為球形氣爆器，氣爆器上均勻布置有多個氣爆孔，每個氣爆孔的上端均設(shè)置有卡槽，卡槽內(nèi)設(shè)置有一個帶有弱面的有機玻璃片，帶有弱面的有機玻璃片覆蓋在對應(yīng)氣爆孔的上端，對應(yīng)的兩個氣爆孔之間配置有一有機玻璃片彈出盒；每個氣爆孔的下端均設(shè)置有一粉塵過濾網(wǎng)。
[0012]所述的瓦斯智能抽采系統(tǒng)，其中，瓦斯智能抽采系統(tǒng)配置有一控制中心，控制中心通過對應(yīng)數(shù)據(jù)線與對應(yīng)部件相連接，控制中心包括顯示器與控制按鈕組，控制按鈕組包括伸縮鋼管控制按鈕、氣爆器控制按鈕、排塵控制按鈕、管道清洗控制按鈕、封孔抽采控制按鈕與排漿控制按鈕。
[0013]所述的瓦斯智能抽采系統(tǒng)，其中，上述封堵鋼板與封堵層之間設(shè)置有壓力傳感器；伸縮鋼管與封堵層連接處設(shè)置有固定鋼圈。
[0014]—種使用所述瓦斯智能抽采系統(tǒng)的方法，其包括以下步驟:
[0015]A、制漿步驟:供水自動控制栗通過第八連接管與第十連接管向自動攪拌儲漿罐內(nèi)供水，同步的向自動攪拌儲漿罐內(nèi)加入磨料，當自動攪拌儲漿罐內(nèi)的水量到達預(yù)設(shè)值時，供水自動控制栗與抽漿自動控制栗停止工作，第十二閥門關(guān)閉，自動攪拌儲漿罐工作直至漿液攪拌均勻時停止；
[0016]B、爆破步驟:將伸縮鋼管、伸縮式橡膠堵頭置于鉆孔內(nèi)，將伸縮鋼管放入鉆孔底端；然后再將封堵鋼板、封堵層封堵在鉆孔底部，此時，打開第五閥門使液態(tài)甲烷高壓罐內(nèi)的高壓氣體通過第三連接管、第一主管路、第一連接管進入氣爆器內(nèi)，隨著氣爆器內(nèi)氣壓的升高，高壓氣體會在帶有弱面的有機玻璃片的弱面產(chǎn)生氣爆，高壓氣體瞬間沖擊到煤體上完成初次爆破；然后通過伸縮鋼管調(diào)整氣爆器的位置進行多次爆破；
[0017]C、排粉塵步驟:吸塵器開始工作，第七閥門、第六閥門、第三閥門與第一閥門打開，通過聚塵罩進行吸塵，當瓦斯?jié)舛葯z測儀表盤上的示數(shù)低于初始設(shè)置值時，吸塵器停止工作，第七閥門、第六閥門、第三閥門與第一閥門自動關(guān)閉；
[0018]D、清洗管道步驟:供水自動控制栗開始工作，第十閥門、第九閥門、第三閥門、第二閥門打開，第一閥門關(guān)閉，對封堵腔體進行清洗，當伸縮式橡膠堵頭的水壓達到預(yù)設(shè)值時，封堵鋼板與封堵層之間的壓力傳感器控制供水自動控制栗停止工作，同時關(guān)閉第十閥門、第九閥門，然后打開第八閥門，排液自動控制栗開始工作，使封堵腔體內(nèi)的污水通過第七連接管導(dǎo)入廢液池內(nèi)；待封堵腔體內(nèi)污水排凈后，供水自動控制栗開始工作對封堵腔體進行再次清洗，直至流體顆粒濃度檢測儀的示數(shù)低于預(yù)設(shè)值，則排空封堵腔體內(nèi)的污水，停止清洗，并關(guān)閉對應(yīng)閥門；
[0019]E、動態(tài)封孔和瓦斯抽采步驟:抽漿自動控制栗開始工作，并打開第十一閥門、第三閥門、第二閥門打開，關(guān)閉第一閥門，將步驟A中自動攪拌儲漿罐制得的漿體注入封堵腔體內(nèi)；同步的，瓦斯抽采自動控制栗開始工作，打開第四閥門，使鉆孔內(nèi)的瓦斯通過氣爆器的氣爆孔進入第一連接管，再通過第一主管路、第二連接管進入瓦斯存儲罐內(nèi)，使鉆孔內(nèi)的氣壓快速降低，從而推動，封堵層、封堵鋼板、伸縮式橡膠堵頭向鉆孔內(nèi)移動，直至伸縮式橡膠堵頭內(nèi)的漿壓到達預(yù)設(shè)值時，抽漿自動控制栗停止工作，并關(guān)閉第十一閥門、第三閥門、第二閥門打開；直至瓦斯?jié)舛葯z測儀的示數(shù)低于預(yù)設(shè)值時，瓦斯抽采自動控制栗停止工作，并關(guān)閉第四閥門；
[0020]F、排漿步驟:排液自動控制栗開始工作，第三閥門、第二閥門、第八閥門打開，第一閥門關(guān)閉，使封堵腔體內(nèi)的漿體通過第七連接管導(dǎo)入廢液池內(nèi)，待封堵腔體內(nèi)的漿體排出完畢后，重復(fù)清洗管道步驟直至將封堵腔體清洗干凈。
[0021]本發(fā)明提供的一種基于氣爆技術(shù)和鉆孔自主式動態(tài)封孔裝置的瓦斯智能抽采系統(tǒng)及方法，通過氣爆器的設(shè)置，進行鉆孔內(nèi)爆破，提高了煤體的滲透率和瓦斯的抽采率；通過伸縮鋼管的設(shè)置，不僅增強了鋼管的可調(diào)節(jié)性，靈活控制爆破深度，還便于攜帶；通過伸縮式橡膠堵頭的設(shè)置進行鉆孔端頭封堵，防治漿液外流；通過抽漿