[发明专利]煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及远程监测与控制系统技术领域，特别是一种煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统。

背景技术

瓦斯抽采足我国煤矿瓦斯治理的主要技术手段，由于我国高瓦斯、低透气性煤层约占70％，煤层开采前抽采瓦斯难度大，很难取得理想的效果，使得瓦斯灾害成为制约煤矿安全的重要因素，因此，如何提高预抽率和缩短预抽期成为亟待解决的难题。

国内外科研人员针对该问题进行了广泛深入研究，结果表明：水射流割缝、水力扩孔、水力冲孔、水力化钻进等水射流措施和一些水力压裂措施是提高煤层透气性、增大钻孔抽采影响范围的有效途径。即使在地面实施水射流和水力压裂也属于高危作业，由于煤矿井下作业环境复杂、光线暗淡，而且实施上述措施需要作业工人与高压设备及煤体“短兵相接”，特别是在井下对高瓦斯或者突出煤层进行水力化增透作业时，容易造成瓦斯超限、诱发煤与瓦斯突出、水与瓦斯喷出等现象，所以其危险性远高于在地面作业。为使水力化增透作业人员远离危险源，保障作业人员的人身安全和作业过程安全可控，需要对井下水力化增透作业环境、高压水力系统等进行远程监测和控制，实现出现异常时自动断电等。

除实现对水力化增透作业系统和周围环境的远程监测和控制外，还需要对水射流增透作业中的水压、流量和水力压裂作业过程中的水压、煤体开裂压力、注水量等技术参数进行实时监测与记录，实现现场视频、试验数据的实时传输和存储并能自动生成数据表及相关曲线，为水力化增透作业效果评估和优化提供科学、详实的数据。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种用于煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统，适用于水射流和水力压裂这两种增透作业过程的远程控制以及作业过程中系统压力、流量、环境等作业参数的实时监测、存储、工况识别、数据传输，详实、准确地记录水射流和水力压裂增透参数并能自动生成数据表及相关曲线。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统，包括控制模块，监视模块，执行模块以及数据采集模块，所述控制模块分别与监视模块，执行模块以及数据采集模块信号连接，所述监视模块用于监视执行模块的运行情况，并将相关运行情况传控制模块，所述数据采集模块用于采集执行模块的运行数据，并将相关数据传至控制模块，控制模块通过接收监视模块和数据采集模块传输的数据智能判断是否出现故障及故障类型并能根据不同情况发出控制命令至执行模块，以控制系统的运转和在发生故障时停止。

其中，所述执行模块包括依次机械连接的液箱、高压水力泵站、高压水管汇、钻机、高压水射流喷头、防爆软启动器、水力压裂钻孔和水射流钻孔；所述控制模块分别与钻机和防爆软启动器信号连接。

其中，所述监视模块包括防爆计算机、防爆固定摄像头、防爆麦克风和防爆万向摄像头，所述防爆计算机分别与防爆固定摄像头、防爆麦克风和防爆万向摄像头信号连接，所述防爆计算机与控制模块信号连接；所述水力压裂钻孔孔口、水射流钻孔孔口以及高压水力泵站处均设有防爆固定摄像头、防爆麦克风和防爆万向摄像头。

其中，所述数据采集模块包括压力传感器、流量传感器、温度传感器、水位传感器、甲烷传感器和瓦斯断电仪，所述控制模块分别与压力传感器、流量传感器、温度传感器、水位传感器、甲烷传感器和瓦斯断电仪信号连接；所述压力传感器相对应安装于高压水力泵站输出端和高压水管汇的中部和末端，所述流量传感器对应安装于高压水力泵站的进水端和高压水管汇的后部；所述温度传感器对应安装于高压水力泵站的转轴处；所述水位传感器安装在液箱内；所述甲烷传感器对应安装于水力压裂钻孔和水射流钻孔的孔口和高压水力泵站处。

其中，所述控制模块信号连接有声光报警器。

进一步地，所述控制模块为防爆PLC控制箱。

本发明有益效果为：

1.本发明以控制模块为核心，执行模块、监视模块、数据采集模块分别为主要作业设备、作业监视设备和作业系统数据采集设备。控制模块接收监视模块和数据采集模块传输的数据，智能判断作业系统的运转情况和作业的安全程度，并能发出控制命令至执行模块，控制系统的运转和在发生故障时停止。同时监视模块和数据采集模块对水力化增透作业系统工况和环境等作业参数、作业过程的音频和视频数据进行实时监测和存储，并能自动生成数据表及相关曲线，还可经通讯网络无缝接入煤矿安全监测监控系统，提高整个增透作业可视化和煤层增透效果。