[发明专利]一种促进煤层管网安全高效抽采瓦斯的控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种促进煤层管网安全高效抽采瓦斯的控制系统及方法，在进行瓦斯抽采时，微型轴流式风机对内管内部的抽采负压进行控制；瓦斯综合测量仪实时监测该微型轴流式风机出风口的多个数据；转速匹配器得出所需调整的转速信号；转速调节器根据该转速信号控制微型轴流式风机的转速；信号匹配器将反馈的监测数据与设定的各个数据阈值比对后，向邻近的监控分站发出信号；监控分站接收信号并切断微型轴流式风机和电控阀门供电；本发明能对每个抽采系统的负压进行按需供给，不仅保证抽采瓦斯浓度始终处于安全值以上，而且能有效提高抽采效率；另外在抽采过程中，若发生温度过高或CO浓度过高问题时，能够及时的停止并封闭该抽采系统。

技术领域

本发明涉及一种抽采瓦斯的控制系统及方法，具体是一种促进煤层管网安全高效抽采瓦斯的控制系统及方法。

背景技术

瓦斯抽采是煤矿瓦斯灾害的治本性措施，也是瓦斯资源化利用的最根本途径。煤层钻孔瓦斯抽采作为高瓦斯、煤与瓦斯突出煤层区域性瓦斯灾害治理和资源化利用的最主要技术措施，已经在井下得到广泛的应用。但是目前煤矿瓦斯的抽采量及抽采利用率都很低；究其原因，我国煤矿90％以上的煤层瓦斯抽采工程投入-产出极不平衡，瓦斯抽采浓度小、达标效率和达标率低，煤层瓦斯平均抽采率仅为23％；特别地，因煤层钻孔群和管路联合漏气(简称管网漏气)引起瓦斯浓度沿管网气流方向逐渐衰减，多数矿井煤层瓦斯抽采系统主管路浓度不足10％，甚至低于5％。当管网瓦斯浓度处于5-16％(爆炸极限范围)时还可能诱发瓦斯燃爆风险。如2015年10月26日，某矿发生瓦斯抽采管路燃爆事故造成1人死亡。因此，瓦斯抽采不仅要考虑瓦斯抽采的高效性，还要兼顾瓦斯抽采的安全性。

对瓦斯抽采管网系统来说，抽采负压是影响瓦斯抽采效率与安全的重要参数。申请号为201610794010.6的中国发明专利公开了煤矿瓦斯预抽采钻场抽采瓦斯浓度自动调控方法及装置，其原理主要是基于瓦斯实时监测装置实时监测抽采管道的瓦斯浓度，进而基于管道调节阀门进行控制抽采阻力，最终实现控制抽采负压；申请号为201010591680.0的中国发明专利公开了井下瓦斯抽采管路浓度自动调控预警方法及其系统，其原理同样是基于浓度阈值来调控相应的阀门开度从而达到负压匹配。但是上述两种方法均存在如下问题：由于实际的管网抽采系统十分复杂，管网总长度达数千米甚至上万米，通过调控阀门改变系统的阻力与管网沿程阻力相比很小，因此其负压调控的范围十分有限，无法做到各个区域按需调控，并且无法对距离调控阀门较远的单元或个体进行有效调控。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种促进煤层管网安全高效抽采瓦斯的控制系统及方法，能对每个抽采单元的负压进行按需供给，从而能保证抽采的瓦斯浓度始终处于安全值以上，不仅能保证抽采过程中的安全而且能有效提高抽采效率；另外在抽采过程中，若任一抽采系统发生温度过高或CO浓度过高问题时，能够及时进行处理，最终实现整个控制系统的安全可控进行瓦斯抽采。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种促进煤层管网安全高效抽采瓦斯的控制系统，包括由多个智能调控采气系统和抽采输运系统组成；多个智能调控采气系统并排设置且分别与抽采输运系统连通，所述智能调控采气系统由采气对象子系统和智能调控子系统组成；

所述采气对象子系统包括抽采支管、集流器和多个抽采分管，抽采分管的一端与集流器的一端连通，集流器的另一端分别与多个抽采支管的一端连通，多个抽采支管的另一端伸入煤层内部；

所述智能调控子系统包括金属管体、瓦斯综合测量仪、微型轴流式风机、转速匹配器、转速调节器、温度传感器、信号匹配器和监控分站，金属管体由内管和外管组成的双层管体，内管的两端分别为进气端和出气端，在分别靠近内管的进气端及出气端的内管内部均装有电控阀门，用于控制内管的开启及关闭；内管的进气端与抽采分管的另一端连通，

所述微型轴流式风机装在靠近内管的进气端的内管内部，用于对内管内部的抽采负压进行控制；