[发明专利]一种煤矿瓦斯抽采下向钻孔智能排水排渣系统及其应用

说明书

本发明涉及一种煤矿瓦斯抽采下向钻孔智能排水排渣系统及其应用，属于煤矿井下瓦斯抽采技术领域。该系统包含矿用PLC控制箱、矿用气动抽排水泵、矿用电动阀、控制泵电动阀、流量传感器、水位传感器和操作监控系统；流量传感器设置在抽排水泵的出水端，水位传感器设置在钻孔内，矿用气动抽排水泵的进气端通过控制泵电动阀与井下压风管路连接，矿用气动抽排水泵的进水口与集排水管路连接，矿用电动阀设置在下向钻孔排水管路上，下向钻孔排水管路连接至集排水管路；操作监控系统布置在矿用PLC控制箱和地面电脑端。本发明实现了排水排渣过程的反复性、高效化、自动化，从根本上解决下行钻孔由于积水煤渣问题导致的抽采浓度低的问题。

技术领域

本发明属于煤矿井下瓦斯抽采技术领域，涉及一种煤矿瓦斯抽采下向钻孔智能排水排渣系统及其应用。

背景技术

钻孔瓦斯抽采是目前煤矿井下瓦斯抽采的主要方式，是治理煤与瓦斯突出的根本措施，可以有效减少矿井瓦斯涌出。煤矿井下普遍采用水力排渣钻孔施工工艺，以及受地层中水文地质条件等因素影响，下向钻孔中一般会积存大量的水和煤渣，在瓦斯抽采过程中很难将孔中积存的水渣有效排出。

下向钻孔内积存的水渣，降低了瓦斯抽采有效气流断面，同时增大抽采负压损耗，减小或阻塞钻孔内部瓦斯运移产出通道，严重影响瓦斯抽采效果。在煤质松软区域，由于积水长时间浸泡，钻孔孔壁煤体极易发生失稳坍塌破坏，甚至造成瓦斯抽采钻孔失效，最终导致瓦斯抽采出现空白带，给煤矿安全生产留下安全隐患。

针对下向钻孔积水煤渣问题，煤矿现场通常在钻孔退钻过程中或是将压风管路送入钻孔内利用井下巷道内压风将钻孔的积水和煤渣吹出，仅仅作为一种临时处理方式。中国专利文献CN202788934U公告的《煤矿井下下向孔排水装置》、CN 102865104A公告的《下向抽采钻孔排水装置》、CN 103557030A公告的《下向钻孔排水装置》等均采用孔口布置压风管路，通过连接压风装置将钻孔内积水排出，针对了单个钻孔的排水操作；中国专利文献CN202810933U公告的《下向钻孔排水系统》和CN204572052U公告的《下向瓦斯抽采钻孔排水、排渣装置》在单个钻孔排水基础上扩展为多个钻孔利用井下压风进行排水操作。利用井下压风只能排出一定积水和煤渣，对钻孔日常瓦斯抽采有一定的影响，在排水过程中压风会加剧钻孔孔壁失稳破坏，排出的积水煤渣将会堵塞管路，综上目前现有的下向孔排水方法存在很多问题，无法有效解决下向钻孔积水问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种煤矿瓦斯抽采下向钻孔智能排水排渣系统及其应用，通过感知钻孔内水位变化智能调控多个钻孔完成排水排渣操作，实现下向钻孔智能化、自动化排水排渣工作和集约化、高效化多孔并联的钻孔管理模式，提高钻孔利用率，从根本上解决下行钻孔由于积水煤渣问题导致的抽采浓度低的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种煤矿瓦斯抽采下向钻孔智能排水排渣系统，该系统包括矿用PLC控制箱、矿用气动抽排水泵、矿用电动阀、控制泵电动阀、流量传感器、信号线、水位传感器和操作监控系统；

所述流量传感器设置在所述矿用气动抽排水泵的出水端，所述水位传感器设置在钻孔内，所述矿用气动抽排水泵的进气端通过所述控制泵电动阀与井下压风管路连接，所述矿用气动抽排水泵的进水口与集排水管路连接，所述矿用电动阀设置在所述钻孔外的下向钻孔排水管路上，所述下向钻孔排水管路的一端设置在所述钻孔内，所述下向钻孔排水管路连接至所述集排水管路；

所述矿用PLC控制箱用于布置PLC控制程序，通过信号连接线连接至所述矿用气动抽排水泵、所述矿用电动阀、所述控制泵电动阀、所述流量传感器和所述水位传感器；

所述操作监控系统布置在矿用PLC控制箱和地面电脑端，通过信号连接线连接至PLC控制程序，实现排水地点附近和地面远程控制排水工作和异常报警。