[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

说明书

本发明涉及煤层瓦斯抽采钻孔设备技术领域，具体一种瓦斯抽采下向钻孔智能抽采排水排渣一体化系统与方法。包括瓦斯抽采系统、排水排渣系统以及智能监测控制系统，瓦斯抽采系统包括设置在下向钻孔内的孔内抽采管，孔内抽采管通过导气支管与气路汇集管连通，气路汇集管顶部与导风管连通，导风管与压风主管连接，气路汇集管通过气路连接管与气液分离器连接，气液分离器通过抽采连接管与瓦斯抽采主管连通；所述的排水排渣系统包括设置在下向钻孔内的排水排渣管，下向钻孔的孔口位置设置有钻孔封孔段，排水排渣管深入下向钻孔底部，排水排渣管通过输水支管与输水汇集管连通，输水汇集管通过输水连接管与气液分离器连接，气液分离器底部与放水管路连通。

技术领域

本发明涉及煤层瓦斯抽采钻孔设备技术领域，具体是一种瓦斯抽采下向钻孔智能抽采排水排渣一体化系统与方法。

背景技术

瓦斯（煤层气）作为煤的伴生产物，不仅是煤矿重大灾害源和大气污染源，更是一种宝贵的清洁能源。目前解决矿井瓦斯问题最普遍、最有效的技术措施是布设钻孔进行瓦斯抽采，在煤炭资源开采前对煤层瓦斯进行合理抽采，不仅能减少环境污染，还能保障煤矿安全生产，同时获得清洁能源，具有“环境、安全、能源”三重效益。

煤层瓦斯抽采钻孔根据不同的倾角方向可分为水平钻孔、上向钻孔和下向钻孔，多数情况下瓦斯抽采钻孔为水平钻孔或上向钻孔，排水排渣较为简单。然而，很多情况下煤矿开采过程也需要进行下向钻孔抽采瓦斯，如条带预抽消突、井巷揭煤穿层钻孔预抽瓦斯、煤层顶板岩巷预抽煤层瓦斯、煤层间岩巷抽采下部煤层瓦斯等。下向钻孔施工时一般采用水力排渣工艺，导致瓦斯抽采过程中很难有效将钻孔内积存的大量水和煤渣排出；另外，煤层和顶底板岩层中多富含水，下向钻孔在瓦斯抽采过程中孔壁周边的水将流入钻孔内，导致钻孔积水。钻孔积水不仅会形成水封效应导致瓦斯运移通道堵塞，大大降低瓦斯抽采效率，还会使钻孔孔壁在长时间的浸泡下发生失稳坍塌，甚至造成整个瓦斯抽采钻孔失效。

目前，针对下向钻孔积水积渣问题，现有的技术措施和设备主要是在钻孔施工结束后利用排水泵或者压风管路直接将孔内积水和煤渣排出，只能作为一种临时的排水排渣方式，不能将整个瓦斯抽采期间钻孔内积水和煤渣有效排出，且不能实现多个钻孔联动控制自动排水排渣；另外，煤矿现场通常采用大量的人力对下向钻孔定期排水排渣，不仅自动化程度低、效果差，还容易造成排水管路的堵塞，而且不能根据实际钻孔积水情况进行有效排水排渣。因此，针对下向瓦斯抽采钻孔易积水、排水排渣困难和现有技术效果差等问题，研制一种可靠、有效的瓦斯抽采下向钻孔智能抽采排水排渣一体化系统与方法是十分迫切需要的。

发明内容

本发明为了解决瓦斯抽采下向钻孔积水排放设备及排放方法的不足，提供一种瓦斯抽采下向钻孔智能抽采排水排渣一体化系统与方法。

本发明采取以下技术方案：一种瓦斯抽采下向钻孔智能抽采排水排渣一体化系统，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内的孔内抽采管，孔内抽采管通过导气支管与气路汇集管连通，气路汇集管顶部与导风管连通，导风管与压风主管连接，气路汇集管通过气路连接管与气液分离器连接，气液分离器通过抽采连接管与瓦斯抽采主管连通；所述的排水排渣系统包括设置在下向钻孔内的排水排渣管，下向钻孔的孔口位置设置有钻孔封孔段，排水排渣管深入下向钻孔底部，排水排渣管通过输水支管与输水汇集管连通，输水汇集管通过输水连接管与气液分离器连接，气液分离器底部与放水管路连通；智能监测控制系统包括设置在下向钻孔内的液位传感器、导风管上安装的矿用电磁阀I、导气支管上安装的矿用电磁阀II、气路连接管上安装的矿用电磁阀III以及抽采连接管上安装的矿用电磁阀IV，液位传感器、矿用电磁阀I、矿用电磁阀II、矿用电磁阀III以及矿用电磁阀IV分别与PLC控制箱信号连接，PLC控制箱与地面监控终端信号连接。

进一步的，孔内抽采管端头处设有布满筛孔的采气接头。

进一步的，排水排渣管端头处设有布满筛孔的滤渣接头。

进一步的，输水连接管上设有滤渣套管。