[发明专利]煤矿井下压裂或割缝用加砂装置及加砂控制方法

权利要求书

1.一种煤矿井下压裂或割缝用加砂装置，其特征在于，包括由依次连接的进水管（1）、混合管（2）、出水管（3），进水管（1）的进口端用于与水源连接，进水管（1）的管路上设有第一电动阀（4）、第一数字压力表（5）、第一电磁流量计（6）；出水管（3）的出口端用于与介质加压泵组的压裂或割缝介质接入口连接，出水管（3）的管路上设有止回阀（7）、第二数字压力表（8）、第二电磁流量计（9）；所述混合管（2）通过给砂管（10）连通有用于盛装砂料的料斗（11），料斗（11）位于混合管（2）上方，给砂管（10）的管路上设有电动卸料阀（12）和电动闸板阀（13），电动卸料阀（12）位于电动闸板阀（13）上方；所述第一电动阀（4）、电动卸料阀（12）和电动闸板阀（13）均采用防爆型；所述进水管（1）、混合管（2）和出水管（3）分别通过固定支架（15）固定在平板矿车（16）上。

2.根据权利要求1所述的煤矿井下压裂或割缝用加砂装置，其特征在于：所述混合管（2）由依次连接的射流喷嘴（21）、混料仓（22）和混流管（23）组成，射流喷嘴（21）的进口端与所述进水管（1）的出口端连接，射流喷嘴（21）呈缩径管结构，射流喷嘴（21）的小直径管段构成其射流段，射流喷嘴（21）的出口端伸入混料仓（22）内；混料仓（22）由直管段（221）和锥管段（222）构成，锥管段（222）的口径沿介质流动方向逐渐收缩；混流管（23）包括扩口段（231），扩口段（231）的口径沿介质流动方向逐渐扩张，扩口段（231）的小端口径与混料仓（22）的锥管段（222）小端口径相同，扩口段（231）的小端与混料仓（22）的锥管段（222）小端通过一直管段连通；所述给砂管（10）的出口端与混料仓（22）的直管段（221）连通，给砂管（10）的出口位于射流喷嘴（21）的出口端的后方。

3.根据权利要求2所述的煤矿井下压裂或割缝用加砂装置，其特征在于：所述射流喷嘴（21）包括其前端设有的喷孔（211），喷孔（211）直径小于射流喷嘴（21）的小直径管直径，喷孔（211）后端设有锥度集流段。

4.根据权利要求1所述的煤矿井下压裂或割缝用加砂装置，其特征在于：所述第一电动阀（4）、电动卸料阀（12）和电动闸板阀（13）外部分别设有防爆罩（14），防爆罩（14）固定连接在所述平板矿车（16）上。

5.根据权利要求1所述的煤矿井下压裂或割缝用加砂装置，其特征在于：所述进水管（1）的进口端和所述出水管（3）的出口端具有与U形卡接方式的快速接头相适应的结构。

6.一种煤矿井下压裂或割缝的加砂控制方法，其特征在于，设置一权利要求1～5任一项权利要求所述的加砂装置的自动控制系统，该自动控制系统按以下步骤执行加砂控制：

a、顺序开启第一电动阀（4）、介质加压泵组，第一电动阀（4）开启至设定开度；

b、开启电动闸板阀（13）；

c、采集第一电磁流量计（6）的流量数字信号并与进水流量设定值比较，当第一电磁流量计（6）的流量值小于设定值时，执行步骤d；当第一电磁流量计（6）的流量值大于设定值时，执行步骤e；当第一电磁流量计（6）的流量值等于设定值时，执行步骤f； 

d、按设定增量调增第一电动阀（4）的开度，返回步骤b；

e、按设定增量调减第一电动阀（4）的开度，返回步骤b； 

f、保持第一电动阀（4）的开度，并延时数秒，启动电动卸料阀（12）至设定开度；

g、采集第二电磁流量计（9）的流量数字信号，并比较第二电磁流量计（9）与第一电磁流量计（6）的流量差值，计算介质中的含砂比值；当含砂比值小于设定值时，执行步骤h；当含砂比值大于设定值时，执行步骤i；当含砂比值等于设定值时，执行步骤j；

h、按设定量调增电动卸料阀（12）的开度，返回步骤g；

i、按设定量调减电动卸料阀（12）的开度，返回步骤g；

j、保持电动卸料阀（12）的开度；

k、循环执行步骤g～h，至设定时间或压裂或割缝完成；

l、顺序关闭电动卸料阀（12）、电动闸板阀（13）；

m、动态采集第二电磁流量计（9）的流量数字信号，并比较第二电磁流量计（9）与第一电磁流量计（6）的流量差值，判断介质中的是否含砂；

n、介质中的无砂时，顺序关闭第一电动阀（4）、介质加压泵组。

7.根据权利要求6所述的煤矿井下压裂或割缝的加砂控制方法，其特征在于：所述步骤f中的延时时间为10秒。