一种全自动瓦斯抽采多次封孔系统及方法技术方案

本发明专利技术公开的一种全自动瓦斯抽采多次封孔系统及方法，包括若干个执行机构和控制执行机构的控制机构；执行机构包括多次封孔装置和自动补料注浆装置，控制机构包括集中控制处理器；多次封孔装置包括套有6个囊袋装置的抽采管一、抽采管二和内接在抽采管一内部的3条注浆管，桥接装置将抽采管一、抽采管二和3条注浆管连接，自动补料注浆装置包括罐体、自动称补料装置、注水管、搅拌片、传动杆、连接管道、移动支架、若干阀门控制装置和计流表，注水管、连接管道、抽采管二的上设有阀门装置，计流表位于注水管的上面，集中控制处理器连接各类装置和阀门，在接收各装置信息后，对装置的运行做出指令，使得该系统能按照预定设计有条不紊的执行钻孔封堵和瓦斯抽采作业。本发明专利技术不仅克服了一次封孔的缺点，延续了钻孔的使用周期的抽采效率，自动化、智能化钻孔封孔及瓦斯抽采还提高了井下瓦斯抽采作业的安全性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种全自动瓦斯抽采多次封孔系统及方法
本专利技术涉及一种全自动瓦斯抽采多次封孔系统及方法，属于煤矿井下瓦斯的防治领域。
技术介绍
对于煤矿的安全开采来说，瓦斯是引起瓦斯灾害的根源；对于人类社会来说，瓦斯则是一种清洁能源。目前我国瓦斯抽采钻孔封堵最常用的是一次封孔，而封孔后，在受到巷道掘进及煤岩应力的重新分布，钻孔周围会产生大量新生裂隙，钻孔封堵效果变差，还有较高的人力封孔成本问题，现提供一种全自动瓦斯抽采多次封孔系统及方法，既能解决单次封孔的缺陷，还能减轻抽采作业劳动量，实现智能化和自动化抽采。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是针对井下封孔质量差及瓦斯抽采率低等问题，提供了一种全自动瓦斯抽采多次封孔系统及方法。技术方案：本专利技术的全自动瓦斯抽采多次封孔系统，包括若干个执行机构和控制执行机构的控制机构；每个执行机构均包括多次封孔装置和自动补料注浆装置，控制机构包括集中控制处理器；多次封孔装置包括套有囊袋装置一、囊袋装置二、囊袋装置三、囊袋装置、囊袋装置五和囊袋装置六的抽采管，抽采管一内接注浆管一、注浆管二和注浆管三，注浆管一、注浆管二和注浆管三的一端穿过抽采管一，分别深入注浆区一、注浆区二和注浆区三，另一端分别与桥接装置的小孔槽一、小孔槽二和小孔槽三套接，抽采管一的一端深入常规钻孔内部，另一端通过连接装置与抽采管二连通，抽采管道二上设有瓦斯监测控制阀门，监测到瓦斯抽采浓度过低时，能阻断抽采管一与抽采管二连通；自动补料注浆装置包括固定在移动支架上的罐体，罐体的右下端设有一接口，连接管道一端和接口连接，另一端和桥接装置连接，传动杆穿过罐体的内部，连接罐体的两端，搅拌片绕固在传动杆上，罐体的上表面设有曲面密封板，自动称补料装置一和自动称补料装置二位于曲面密封板的正上方，注水管与罐体的左上端连通，注水管上设有控制阀门和计流表，压浆装置位于罐体左端的中心区域。所述的集中控制处理器用于接收自动称补料装置一和自动称补料装置二的称量信息、注水管上的计流表的注水量信息、连接管道上的压力监测控制阀门的浆液压力信息及抽采管上的瓦斯检测控制阀门的瓦斯抽采浓度信息，并对自动称补料装置一和自动称补料装置二下的曲面密封板开合、注水管上的控制阀门开闭、传动杆的转停、连接管道上的压力监测控制阀门开闭、连接管道在桥接装置上移动和抽采管道上瓦斯检测控制阀门的开闭进行控制。所述自动称补料装置一和自动称补料装置二由储料罐、称量仪和输送管体构成，储料罐位于自动称补料装置一和自动称补料装置二的最上端，储料罐的下端连接称量仪，输送管体连通称量仪和曲面密封板。所述桥接装置由圆板、大孔槽、小孔槽一、小孔槽二、小孔槽三、清浆孔槽一、清浆孔槽二、清浆孔槽三和轨迹槽构成，轨迹槽位于圆板的中心区域，轨迹槽中部为大孔槽，小孔槽一、小孔槽二和小孔槽三均匀地分布在轨迹槽上面，清浆孔槽一、清浆孔槽二和清浆孔槽三分别位于轨迹槽的三翼。本专利技术的全自动瓦斯抽采多次封孔方法，包括以下步骤：a.首先，在煤层中打出常规钻孔；b.将套有囊袋装置一、囊袋装置二、囊袋装置三、囊袋装置四、囊袋装置五和囊袋装置六的抽采管送入常规钻孔内部，抽采管一内接注浆管一、注浆管和注浆管三，使得浆管一、注浆管和注浆管三的一端分别深入注浆区一、注浆区二和注浆区三；c.连接抽采管二、注浆管一、注浆管二、注浆管三和桥接装置，连接桥接装置和抽采管二、桥接装置和连接管道，使得连接管道能根据瓦斯抽采浓度信息的反馈，与桥接装置上相应的孔槽对接；d.连通注水管和罐体，连通罐体上的接口和连接管道，向自动称补料装置一和自动称补料装置二添加配料；e.将瓦斯检测控制阀门、桥接装置、压力监测控制阀门、控制阀门、传动杆、自动称补料装置一、自动称补料装置二、计流表、压浆装置与集中控制处理器用线路连接；f.集中控制处理器控制自动称补料装置一、自动称补料装置二、曲面密封盖、注水管上的计流表和控制阀门，向罐体添加适量浆料和水体；g.添加完毕后，集中控制处理器控制传动杆，带动搅拌片搅动，完成封堵浆液的配制；h.集中控制处理器控制连接管道与桥接装置的小孔槽一对接；i.集中控制处理器启动压浆装置，将封堵浆液以3～4MPa左右的压力注入注浆区一，完成注浆区一带压封孔；j.集中控制处理器控制计流表和控制阀门，注水管向罐体提供定量的水，启动转动杆，搅拌和稀释剩余封堵浆液，控制连接管道与清浆孔槽一连接，开启压浆装置和压力监测控制阀门，将剩余封堵浆液经过连接管道和清浆孔槽一排出，实现清空连接管道；k.进行瓦斯抽采作业；l.待瓦斯检测控制阀门反馈出瓦斯抽采浓度低于5％时，集中控制处理器关闭瓦斯检测控制阀门，停止瓦斯抽采作业；m.重复e～j步骤，集中控制处理器控制并完成连接管道与小孔槽二的对接、对注浆区二的封堵和将剩余封堵浆液经连接管道、清浆孔槽二排出和进行瓦斯抽采作业的过程；n.待瓦斯抽采浓度低于5％时，停止瓦斯抽采作业；o.重复e～j步骤，集中控制处理器控制并完成连接管道与小孔槽三的对接、对注浆区三的封堵和将剩余封堵浆液经连接管道、清浆孔槽三排出的过程，完成了全自动瓦斯抽采多次封孔的过程。有益效果：由于采用了上述技术方案，全自动瓦斯抽采多次封孔系统，不仅克服了一次封孔暴露出来的问题，延续了瓦斯抽采效果和钻孔的使用周期，还可以根据瓦斯抽采浓度情况、各装置及控制阀门反馈信息，自行完成配料、成浆、注浆、清浆、多次封孔和瓦斯抽采过程，减轻了人体劳动负担，避免了人工操作的不稳定性，为矿井安全高效无人自动化生产奠定了基础。附图说明图1是本专利技术的全自动瓦斯抽采多次封孔系统的连接示意图。图2是多次封孔的结构示意图。图3是自动补料注浆装置结构示意图。图4是集中控制处理器结构示意图。图5是桥接装置的结构示意图。图6是自动称补料装置的结构示意图。图中：1.多次封孔装置，2.自动补料注浆装置，3.集中控制处理器，4.煤层，5.常规钻孔，6-1.抽采管一，6-2.抽采管二，7-1.注浆管一，7-2.注浆管二，7-3.注浆管三，8.瓦斯检测控制阀门，9-1.囊袋装置一，9-2.囊袋装置二，9-3.囊袋装置三，9-4.囊袋装置四，9-5.囊袋装置五，9-6.囊袋装置六，10-1.注浆区一，10-2.注浆区二，10-3注浆区三，11.桥接装置，12.大孔槽，13-1.小孔槽一，13-2.小孔槽二，13-3.小孔槽三，14-1.清浆孔槽一，14-2.清浆孔槽二，14-3.清浆孔槽三，15.连接管道，16-1.压力监测控制阀门，16-2.控制阀门，17.搅拌片，18.传动杆，19.罐体，20.曲面密封板，21-1.自动称补料装置一，21-2.自动称补料装置二，22.注水管，23.计流表，24.压浆装置，25.移动支架，26.接口，27.储料罐，28.称量仪，29.输送管体，30.圆板，31.轨迹槽。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全自动瓦斯抽采多次封孔系统，包括若干个执行机构和控制执行机构的控制机构，其特征在于：/n每个执行机构均包括多次封孔装置(1)和自动补料注浆装置(2)，控制单元包括集中控制处理器(3)；/n多次封孔装置(1)包括套有囊袋装置一(9-1)、囊袋装置二(9-2)、囊袋装置三(9-3)、囊袋装置(9-4)、囊袋装置五(9-5)和囊袋装置六(9-6)的抽采管(6)，抽采管一(6-1)内接注浆管一(7-1)、注浆管二(7-2)和注浆管三(7-3)，注浆管一(7-1)、注浆管二(7-2)和注浆管三(7-3)的一端穿过抽采管一(6-1)，分别深入注浆区一(10-1)、注浆区二(10-2)和注浆区三(10-3)，另一端分别与桥接装置(11)的小孔槽一(13-1)、小孔槽二(13-2)、小孔槽三(13-3)套接，抽采管一(6-1)的一端深入常规钻孔(5)内部，另一端通过连接装置(11)与抽采管二(6-2)连通，抽采管道二(6-2)上设有瓦斯监测控制阀门(8)，监测到瓦斯抽采浓度过低时，能阻断抽采管一(6-1)与抽采管二(6-2)连通；/n自动补料注浆装置(2)包括固定在移动支架(25)上的罐体(19)，罐体(19)的右下端设有一接口(26)，连接管道(15)一端和接口(26)连接，另一端和桥接装置(11)连接，传动杆(18)穿过罐体(19)的内部，连接罐体(19)的两端，搅拌片(17)绕固在传动杆上(18)，罐体(19)的上表面设有曲面密封板(20)，自动称补料装置一(21-1)和自动称补料装置二(21-2)位于曲面密封板(20)的正上方，注水管(22)与罐体(19)的左上端连通，注水管(22)上设有控制阀门(16-2)和计流表(23)，压浆装置位于罐体(19)左端的中心区域；/n所述的集中控制处理器(3)用于接收自动称补料装置一(21-1)和自动称补料装置二(21-2)的称量信息、注水管(22)上的计流表(23)的注水量信息、连接管道(15)上的压力监测控制阀门(16-1)的浆液压力信息及抽采管(6-2)上的瓦斯检测控制阀门(8)的瓦斯抽采浓度信息，并对自动称补料装置一(21-1)和自动称补料装置二(21-2)下的曲面密封板(20)开合、注水管(22)上的控制阀门(16-2)开闭、传动杆(18)的转停、连接管道(15)上的压力监测控制阀门(16-1)开闭、连接管道(15)在桥接装置(11)上移动和抽采管道上瓦斯检测控制阀门(8)的开闭进行控制。/n...

【技术特征摘要】
1.一种全自动瓦斯抽采多次封孔系统，包括若干个执行机构和控制执行机构的控制机构，其特征在于：
每个执行机构均包括多次封孔装置(1)和自动补料注浆装置(2)，控制单元包括集中控制处理器(3)；
多次封孔装置(1)包括套有囊袋装置一(9-1)、囊袋装置二(9-2)、囊袋装置三(9-3)、囊袋装置(9-4)、囊袋装置五(9-5)和囊袋装置六(9-6)的抽采管(6)，抽采管一(6-1)内接注浆管一(7-1)、注浆管二(7-2)和注浆管三(7-3)，注浆管一(7-1)、注浆管二(7-2)和注浆管三(7-3)的一端穿过抽采管一(6-1)，分别深入注浆区一(10-1)、注浆区二(10-2)和注浆区三(10-3)，另一端分别与桥接装置(11)的小孔槽一(13-1)、小孔槽二(13-2)、小孔槽三(13-3)套接，抽采管一(6-1)的一端深入常规钻孔(5)内部，另一端通过连接装置(11)与抽采管二(6-2)连通，抽采管道二(6-2)上设有瓦斯监测控制阀门(8)，监测到瓦斯抽采浓度过低时，能阻断抽采管一(6-1)与抽采管二(6-2)连通；
自动补料注浆装置(2)包括固定在移动支架(25)上的罐体(19)，罐体(19)的右下端设有一接口(26)，连接管道(15)一端和接口(26)连接，另一端和桥接装置(11)连接，传动杆(18)穿过罐体(19)的内部，连接罐体(19)的两端，搅拌片(17)绕固在传动杆上(18)，罐体(19)的上表面设有曲面密封板(20)，自动称补料装置一(21-1)和自动称补料装置二(21-2)位于曲面密封板(20)的正上方，注水管(22)与罐体(19)的左上端连通，注水管(22)上设有控制阀门(16-2)和计流表(23)，压浆装置位于罐体(19)左端的中心区域；
所述的集中控制处理器(3)用于接收自动称补料装置一(21-1)和自动称补料装置二(21-2)的称量信息、注水管(22)上的计流表(23)的注水量信息、连接管道(15)上的压力监测控制阀门(16-1)的浆液压力信息及抽采管(6-2)上的瓦斯检测控制阀门(8)的瓦斯抽采浓度信息，并对自动称补料装置一(21-1)和自动称补料装置二(21-2)下的曲面密封板(20)开合、注水管(22)上的控制阀门(16-2)开闭、传动杆(18)的转停、连接管道(15)上的压力监测控制阀门(16-1)开闭、连接管道(15)在桥接装置(11)上移动和抽采管道上瓦斯检测控制阀门(8)的开闭进行控制。


2.根据权利要求1所述的一种全自动瓦斯抽采多次封孔系统，其特征在于：所述自动称补料装置一(21-1)和自动称补料装置二(21-2)由储料罐(27)、称量仪(28)和输送管体(29)构成，储料罐(27)位于自动称补料装置一(21-1)和自动称补料装置二(21-2)的最上端，储料罐(27)的下端连接称量仪(28)，输送管体(29)连通称量仪(28)和曲面密封板(20)。


3.根据权利要求1所述的一种全自动瓦斯抽采多次封孔系统，其特征在于：所述桥接装置(11)由圆板(30)、大孔槽(12)、小孔槽一(13-1)、小孔槽二(13-2)、小孔槽三(13-3)、清浆孔槽一(14-1)、清浆孔槽二(14-2)、清浆孔槽三(14-3)和轨迹槽(31)构成，轨迹槽(31)位于圆板(11)的中心区域，轨迹槽(31)中部为大孔槽(12)，小孔槽一(13-1)、小孔槽二(13-2)和小孔槽三(13-3)均匀地分布在轨迹槽(31...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪冠华，景茂，张翔斐，孙功帅，孙路路，王振洋，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37