[发明专利]瓦斯抽采下向钻孔智能抽采排水排渣一体化系统与方法

权利要求书

1.一种瓦斯抽采下向钻孔智能抽采排水排渣一体化系统，其特征在于：包括瓦斯抽采系统、排水排渣系统以及智能监测控制系统，所述的瓦斯抽采系统包括设置在下向钻孔（1）内的孔内抽采管（2），孔内抽采管（2）通过导气支管（8）与气路汇集管（13）连通，气路汇集管（13）顶部与导风管（12）连通，导风管（12）与压风主管（11）连接，气路汇集管（13）通过气路连接管（14）与气液分离器（20）连接，气液分离器（20）通过抽采连接管（19）与瓦斯抽采主管（18）连通；所述的排水排渣系统包括设置在下向钻孔（1）内的排水排渣管（3），下向钻孔（1）的孔口位置设置有钻孔封孔段（7），排水排渣管（3）深入下向钻孔（1）底部，排水排渣管（3）通过输水支管（9）与输水汇集管（15）连通，输水汇集管（15）通过输水连接管（17）与气液分离器（20）连接，气液分离器（20）底部与放水管路（22）连通；智能监测控制系统包括设置在下向钻孔（1）内的液位传感器（6）、导风管（12）上安装的矿用电磁阀Ⅰ（10A）、导气支管（8）上安装的矿用电磁阀Ⅱ（10B）、气路连接管（14）上安装的矿用电磁阀Ⅲ（10C）以及抽采连接管（19）上安装的矿用电磁阀Ⅳ（10D），液位传感器（6）、矿用电磁阀Ⅰ（10A）、矿用电磁阀Ⅱ（10B）、矿用电磁阀Ⅲ（10C）以及矿用电磁阀Ⅳ（10D）分别与PLC控制箱（25）信号连接，PLC控制箱（25）与地面监控终端（26）信号连接；

所述的放水管路（22）上设有自动排水阀（21）和水流量计（23）；

所述的气液分离器（20）上设置有气压平衡阀（27）；

其使用方法包括以下步骤，

S100-瓦斯抽采：下向钻孔（1）正常抽采瓦斯时，导气支管（8）、气路连接管（14）和抽采连接管（19）上的矿用电磁阀Ⅱ（10B）、矿用电磁阀Ⅲ（10C）以及矿用电磁阀Ⅳ（10D）处于打开状态，导风管（12）上的矿用电磁阀Ⅰ（10A）处于关闭状态，此时下向钻孔（1）中的瓦斯流入气路汇集管（13），然后通过气路连接管（14）汇入气液分离器（20），在负压作用下经抽采连接管（19）流入瓦斯抽采主管（18）；所述的步骤S100中，下向钻孔（1）抽采瓦斯过程中，导气支管上安装瓦斯浓度传感器Ⅰ（5A）和瓦斯流量传感器Ⅱ（5B）实时监测下向钻孔中瓦斯的浓度和流量变化，当瓦斯浓度传感器Ⅰ（5A）和瓦斯流量传感器Ⅱ（5B）的数值均超过PLC控制程序中其设定的阈值时，说明该下向钻孔（1）没有失效，可正常进行瓦斯抽采作业；当瓦斯浓度传感器Ⅰ（5A）的数值超过其阈值，而瓦斯流量传感器Ⅱ（5B）的数值低于其阈值时，说明该下向钻孔已达瓦斯极限抽采量，此时瓦斯浓度传感器Ⅰ（5A）和瓦斯流量传感器Ⅱ（5B）信息传递至PLC控制箱（25），PLC控制程序将信息进行处理后，将与该下向钻孔（1）连接的导气支管上（8）的矿用电磁阀Ⅱ（10B）关闭，该下向钻孔不再进行瓦斯抽采作业；当瓦斯浓度传感器Ⅰ（5A）的数值低于其阈值，而瓦斯流量传感器Ⅱ（5B）的数值超过其阈值时，说明该下向钻孔漏风严重，此时PLC控制箱（25）通过PLC控制程序同样先将与该下向钻孔（1）连接的导气支管（8）上的矿用电磁阀Ⅱ（10B）关闭，以防瓦斯抽采系统负压损失和瓦斯抽采浓度降低，然后对该下向钻孔（1）重新进行封孔堵漏；

S200-冲渣：当下向钻孔（1）内的积水达到液位传感器（6）所在的位置时，液位传感器（6）将下向钻孔（1）中的液位信息传递至PLC控制箱（25），PLC控制程序将信息进行处理后，进入下向钻孔（1）自动冲渣程序，此时PLC控制程序首先关闭导气支管（8）和抽采连接管（19）上的矿用电磁阀Ⅱ（10B）和矿用电磁阀Ⅳ（10D），打开导风管（12）上的矿用电磁阀Ⅰ（10A），压风主管（11）中的高压气体压入下向钻孔（1）底部，将沉积在下向钻孔（1）底部中的泥渣冲刷起来，以便在进一步的排水排渣过程中将下向钻孔中沉积的泥渣充分排出；

S300-排水排渣：自动冲渣程序结束后，PLC控制程序自动进入下向钻孔（1）排水排渣程序，关闭气路连接管（14）上的矿用电磁阀Ⅲ（10C），打开导气支管（8）上的矿用电磁阀Ⅱ（10B），保持导风管（12）上的矿用电磁阀Ⅰ（10A）处于打开状态，抽采连接管（19）上的矿用电磁阀Ⅳ（10D）处于关闭状态；此时压风主管（11）中的高压气体压入下向钻孔（1），在下向钻孔（1）中形成正压，将下向钻孔中（1）的泥渣和水排至气液分离器（20）中，此过程中气液分离器（20）上部的气压平衡阀（27）由于气液分离器（20）内部气压增大而打开，以保证下向钻孔（1）中的水和泥渣可以顺利排至气液分离器（20）中，同时使排水排渣过程中进入气液分离器（20）中的空气排出，以防降低瓦斯抽采浓度；当下向钻孔中的水位重新下降到液位传感器（6）以下时，继续进行t时间的排水排渣作业后，关闭导风管（12）上的矿用电磁阀Ⅰ（10A），打开气路连接管（14）和抽采连接管（19）上的矿用电磁阀Ⅲ（10C）、矿用电磁阀Ⅳ（10D），保持导气支管（8）上的矿用电磁阀Ⅱ（10B）处于打开状态，重新进入瓦斯抽采作业；当气液分离器（20）中水位漫过其内部的电极液位控制器时，将气液分离器（20）中汇集的水和泥渣通过放水管路（22）直接排入水沟，当气液分离器（20）中水位下降到电极液位控制器以下时，自动排水阀（21）的开关自动关闭，设在放水管路（22）上的水流量计（23）可实时监测排水流量，反映下向钻孔（1）的积水情况；

S400-监测预警：在整个瓦斯抽采、冲渣和排水排渣过程中，将PLC控制程序处理信息显示在PLC控制箱（25）和地面监控终端（26），对下向钻孔瓦斯抽采和排水排渣作业状态进行监测控制和异常预警。