[发明专利]一种打钻防喷自动化控制系统及方法

说明书

一种打钻防喷自动化控制系统及方法，系统包括除渣水箱、防喷箱、钻机、PLC智能控制柜、网络交换机和煤矿信息管控平台，在选定钻孔位置处设置孔口防喷装置，孔口防喷装置靠近孔口套管连接处设有经导线与PLC智能控制柜相连的压力传感器，在除渣水箱与瓦斯抽采主管路相连的入口管上设有经导线分别与PLC智能控制柜相连的电动闸阀，压力传感器和电动闸阀通过PLC智能控制柜信息传输，在瓦斯喷出时电动闸阀能够及时动作，快速排出喷出的瓦斯；事故记录再经网络交换机信息传输给煤矿信息管控平台。解决了现有的打钻防喷技术反应速度慢，易造成钻场瓦斯超限的问题。其操作简单方便，实用性强，成本低，能够快速、准确应对打钻喷孔等动力现象，减少事故损失。

技术领域

本发明涉及一种打钻防喷自动化控制系统及方法，具体涉及一种用于煤矿井下打钻过程中，减小打钻喷孔等动力现象危害的系统及方法。

背景技术

在突出煤层进行钻孔时，经常出现从钻孔中喷出煤和瓦斯的现象，即发生喷孔现象。喷孔会导致作业地点的瓦斯浓度长时间超限，并有引发爆炸的危险。喷出的煤渣容易伤人，喷出量大时，还可能掩埋采掘设备，堵塞巷道。并且长时间的瓦斯浓度超限，使得打钻效率低下，打钻时间长，极大地影响了工作的进度。因此，打钻喷孔现象严重威胁着人员的生命安全。

目前，为应对瓦斯喷孔，在孔口套管处设置报警设备。当瓦斯压力超标时，报警设备发出声响，钻机司机手动控制阀门，将其完全打开，使过量的瓦斯能及时从主管路排出。为防止司机操作出现失误，在瓦斯管路上安设了气囊作为缓冲，使整个系统更为复杂。因此设计一种更为简化、快速、准确的打钻喷孔控制系统是煤矿安全领域亟待解决的问题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是要克服目前防喷措施需要人工操作的不及时性，提供一种反应快、易操作的打钻防喷自动化控制系统，从而提高矿井打钻过程中的安全性。

技术方案：本发明的一种打钻防喷自动化控制系统，包括除渣水箱、防喷箱、钻机、PLC智能控制柜、网络交换机和煤矿信息管控平台，在选定钻孔位置处设置孔口防喷装置，所述的孔口防喷装置包括的四通管和连接在的四通管前管口伸入煤岩层的孔口套管，所述四通管的后管口设有从四通管穿过孔口套管并进入煤岩层的钻杆，四通管的左管口连接有用于排出水和残渣的下排渣管，四通管的右管口连接有用于排放瓦斯的上抽气管；在四通管靠近孔口套管连接处设有经导线与PLC智能控制柜相连的压力传感器，在除渣水箱与瓦斯抽采主管路相连的入口管上设有经导线分别与PLC智能控制柜相连的电动闸阀，压力传感器和电动闸阀通过PLC智能控制柜信息传输，在瓦斯喷出时电动闸阀能够及时动作，快速排出喷出的瓦斯；事故记录再经网络交换机信息传输给煤矿信息管控平台。

所述的PLC智能控制柜为矿用隔爆兼本安型PLC智能控制柜。

根据上述一种打钻防喷自动化控制系统的控制方法，包括以下步骤：

a.在选定钻孔位置处打钻过程中，通过压力传感器实时监测打钻防喷装置内压力的变化；

b.当孔口防喷装置内压力急剧上升，短时间内压力增幅较大时，表明出现喷孔动力现象，压力传感器向PLC智能控制柜发送危险信号；

c.PLC智能控制柜收到危险信号后，向电动闸阀发送动作信号，控制电动闸阀完全打开，使瓦斯在经过孔口防喷装置的四通管右管口分流进入上抽气管，经除渣水箱后经连通管从抽采主管路排出，水和残渣在自身重力的作用下，通过孔口防喷装置的下排渣管流出；

d.同时PLC智能控制柜向网络交换机发送报警信息，网络交换机再将信息传到煤矿信息管控平台，进行报警信息的记录；

e.当压力传感器的数值降到90kPa以下，压力传感器向PLC控制箱发送安全信号，在PLC控制箱收到安全信号之后进一步向电动闸阀发送动作信号，使电动闸阀减小开口程度至正常工作状态，继续进行打孔作业；

f.打钻工作结束后，通过煤矿信息管控平台，确认发生喷孔事故的次数。