煤矿井下瓦斯抽采钻孔柔性保压智能封孔方法技术

煤矿井下瓦斯抽采钻孔柔性保压智能封孔方法，包括以下步骤:（1）布置制浆系统及输浆管路；（2）地面制浆储浆系统制备封孔用浆液；（3）向圆柱状橡胶胎囊可复用封孔器内进行注浆封孔作业；（4）连接瓦斯抽采管路对瓦斯抽采钻孔进行瓦斯抽采作业；（5）瓦斯抽采作业过程中，对圆柱状橡胶胎囊可复用封孔器进行动态保压，并对封孔段进行实时监控，封孔段失压时进行报警和处置。本发明专利技术在地面进行制浆，直接输送到井下巷道内每个钻孔内的圆柱状橡胶胎囊可复用封孔器内，利用控制系统实现注浆封孔高度智能化，做到封孔压力精确自由控制、钻孔封孔始终自动保压，具有占用空间小、操作简单、自动化程度高、工人劳动强度低，节约成本等优点。节约成本等优点。节约成本等优点。

【技术实现步骤摘要】
煤矿井下瓦斯抽采钻孔柔性保压智能封孔方法


[0001]本专利技术属于煤矿瓦斯抽采
，具体涉及一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔柔性保压智能封孔方法。

技术介绍

[0002]传统的瓦斯抽釆封孔工艺一般是在抽釆钻孔成孔之后，插入封孔器，工人向搅拌桶内按一定比例加入封孔材料和水充分搅拌形成浆液，用注浆泵向封孔器内注入浆液，待浆液凝固之后即可将抽釆管连接抽釆管路进行瓦斯抽釆。由于巷道经常会受采动影响发生变形，从抽采钻孔也随之变形，若钻孔横截面积变小，则使得封孔效果提升，但若钻孔横截面积变大就会造成漏气而影响瓦斯抽釆浓度，因此，亟需对现有封孔器进行压力监测并在封孔压力减小后补充封孔浆液，以确保封孔效果。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了解决现有技术中的不足之处，提供一种方便操作、易于运输封孔浆料、在封孔过程中可保障良好密封性的煤矿井下瓦斯抽采钻孔柔性保压智能封孔方法。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：煤矿井下瓦斯抽采钻孔柔性保压智能封孔方法，包括以下步骤:（1）在矿井地面布置地面制浆储浆系统和主控PLC控制器，在井下巷道内布置注浆泵站，在井下巷道内的若干组瓦斯抽采钻孔内设置圆柱状橡胶胎囊可复用封孔器，地面制浆储浆系统的出液口通过浆液主输入管与注浆泵站的进液口连接，注浆泵站的出液口通过井下浆液输入主管与每组圆柱状橡胶胎囊可复用封孔器的进液口连接；（2）地面制浆储浆系统制备封孔用浆液；（3）向圆柱状橡胶胎囊可复用封孔器内进行注浆封孔作业；（4）连接瓦斯抽采管路对瓦斯抽采钻孔进行瓦斯抽采作业；（5）瓦斯抽采作业过程中，对圆柱状橡胶胎囊可复用封孔器进行动态保压，并对封孔段进行实时监控，封孔段失压时进行报警和处置。
[0005]地面制浆储浆系统包括料仓、搅拌桶和皮带输送机，皮带输送机的进料端位于料仓出料口下方，搅拌桶顶部设有入料口，皮带输送机的出料端通过转载导料板与入料口连接，搅拌桶顶部设有搅拌电机，搅拌电机主轴传动连接有设在搅拌桶内的搅拌器，搅拌桶上侧部连接有供水管，供水管上设有供水电磁阀和第一流量传感器，搅拌桶内壁下部设有密度传感器和黏度传感器，搅拌桶内壁上部和下部均设有液位传感器。
[0006]井下巷道内的瓦斯抽采钻孔钻有若干个，其中沿巷道长度方向均匀间隔布置的瓦斯抽采钻孔为一组，每一组钻孔内均设置一个圆柱状橡胶胎囊可复用封孔器；每个圆柱状橡胶胎囊可复用封孔器均包括第一圆柱状橡胶胎囊、第二圆柱状橡胶胎囊、胎囊内注浆管和胎囊间注浆管，第一圆柱状橡胶胎囊和第二圆柱状橡胶胎囊的中心孔插设有一根抽采管，第一圆柱状橡胶胎囊位于第二圆柱状橡胶胎囊下方，胎囊内注浆管自下而上依次穿过
第一圆柱状橡胶胎囊和第二圆柱状橡胶胎囊，胎囊内注浆管上端封堵，胎囊内注浆管上设有位于第一圆柱状橡胶胎囊内的第一注浆孔和位于第二圆柱状橡胶胎囊内的橡胶胎囊内注浆孔，胎囊间注浆管上端口自下而上穿过第一圆柱状橡胶胎囊后伸入到第一圆柱状橡胶胎囊和第二圆柱状橡胶胎囊之间；胎囊内注浆管的下端口通过第一注浆软管与井下浆液输入主管连接，胎囊间注浆管的下端口通过第二注浆软管与井下浆液输入主管连接;胎囊内注浆管下部自上而下依次设有第一压力传感器、第二流量传感器和第一电磁阀；胎囊间注浆管下部自上而下依次设有第二压力传感器、第三流量传感器和第二电磁阀。
[0007]井下浆液输入主管沿浆液流向依次设有第三电磁阀、第四流量传感器和第三压力传感器，浆液主输入管上设有的第四电磁阀。
[0008]步骤（2）的具体过程为：按照预定制浆量，主控PLC控制器向供水管进口连接的供水泵发出指令，同时指令皮带输送机、搅拌电机、料仓下部的螺旋给料机均启动、供水电磁阀打开，向搅拌桶内注入一定量的水，根据第一流量传感器信息判断达到预定水量停止注水，螺旋给料机将固体物料定量输送到皮带输送机上，皮带输送机将固体物料输送到搅拌桶内，搅拌电机带动搅拌器开始搅拌，使固体物料和水充分混合搅拌均匀，直到达到预定比例，形成良好流动性的浆液，该浆液具有较好的流动性和一定的粘稠度，密度传感器和黏度传感器用于实时测定浆液的粘稠度和密度信息并传输至主控PLC控制器，浆液合格后搅拌电机停止工作。
[0009]步骤（3）的具体过程为：根据钻孔分组数量，将预留好相应接口的圆柱状橡胶胎囊可复用封孔器并列固定在巷道一帮，并通过第一注浆软管和第二注浆软管均与井下浆液输入主管连接好，将圆柱状橡胶胎囊可复用封孔器插入到钻孔预定封孔深度；主控PLC控制器指令第四电磁阀和第三电磁阀打开，注浆泵站启动，浆液通过浆液主输入管、井下浆液输入主管将浆液输送到每个封孔地点的圆柱状橡胶胎囊可复用封孔器的注浆管，主控PLC控制器通过第三压力传感器发出压力信号值控制井下浆液输入主管上的第三电磁阀实现管路通断，让井下浆液输入主管中始终保持一定的注浆压力；随后主控PLC控制器发出封孔指令，此时胎囊内注浆管上的第一电磁阀打开，浆液通过第一注浆软管、胎囊内注浆管开始向两个第一圆柱状橡胶胎囊、第二圆柱状橡胶胎囊中注入浆液，第一压力传感器监测到达设定的压力值时，第一电磁阀关闭，停止注浆，接着胎囊间注浆管上的第二电磁阀打开，浆液通过第二注浆软管、胎囊间注浆管开始向第一圆柱状橡胶胎囊和第二圆柱状橡胶胎囊段之间的中间段内注浆，直至第二压力传感器监测达到预设注浆压力值，主控PLC控制器发出关闭第二电磁阀指令，停止注浆，一个钻孔封孔完毕。用同样的操作过程完成该组其他钻孔的封孔作业。
[0010]步骤（5）对圆柱状橡胶胎囊可复用封孔器进行动态保压的具体过程为：当钻孔发生变形，截面变大从而造成第一圆柱状橡胶胎囊和/或第二圆柱状橡胶胎囊中的压力变小并且小于预定恒压压力时，第一压力传感器将压力监测数据传输到主控PLC控制器，主控PLC控制器指令第一电磁阀打开，胎囊内注浆管开始向两个第一圆柱状橡胶胎囊、第二圆柱状橡胶胎囊中补注浆液，第一压力传感器监测到达设定的压力值时，第一电磁阀关闭，停止补浆。同理、当第一圆柱状橡胶胎囊和第二圆柱状橡胶胎囊之间的中间段由于钻孔周围裂隙的出现浆液不断渗入裂隙造成压力下降时，胎囊间注浆管连接上的第二电磁阀打开，浆
液通过胎囊间注浆管开始向第一圆柱状橡胶胎囊和第二圆柱状橡胶胎囊段之间的中间段内补浆，直至第二压力传感器监测达到预设注浆压力值，主控PLC控制器发出关闭第二电磁阀48指令，停止补浆；当钻孔由于采动影响钻孔发生形变有效直径变小时，第一圆柱状橡胶胎囊、第二圆柱状橡胶胎囊和中间段承受的压力就会变大，第一圆柱状橡胶胎囊、第二圆柱状橡胶胎囊由于采用具有良好弹性的橡胶制成，可以承受更大的压力，因此此时可大大提高封孔效果。当第一压力传感器和第二压力传感器监测到压力大于第一圆柱状橡胶胎囊、第二圆柱状橡胶胎囊承受的极限压力时，主控PLC控制器发出打开第一电磁阀和第二电磁阀的指令，第一圆柱状橡胶胎囊、第二圆柱状橡胶胎囊和中间段内部的浆液可回流到井下浆液输入主管内，直到与井下浆液输入主管内的浆液压力保持平衡时第一电磁阀和第二电磁阀关闭。
[0011]步骤（5）中对封孔段进行实时监控以及封孔段失压时进行报警和处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.煤矿井下瓦斯抽采钻孔柔性保压智能封孔方法，其特征在于：包括以下步骤:（1）在矿井地面布置地面制浆储浆系统和主控PLC控制器，在井下巷道内布置注浆泵站，在井下巷道内的若干组瓦斯抽采钻孔内设置圆柱状橡胶胎囊可复用封孔器，地面制浆储浆系统的出液口通过浆液主输入管与注浆泵站的进液口连接，注浆泵站的出液口通过井下浆液输入主管与每组圆柱状橡胶胎囊可复用封孔器的进液口连接；（2）地面制浆储浆系统制备封孔用浆液；（3）向圆柱状橡胶胎囊可复用封孔器内进行注浆封孔作业；（4）连接瓦斯抽采管路对瓦斯抽采钻孔进行瓦斯抽采作业；（5）瓦斯抽采作业过程中，对圆柱状橡胶胎囊可复用封孔器进行动态保压，并对封孔段进行实时监控，封孔段失压时进行报警和处置。2.根据权利要求1所述的煤矿井下瓦斯抽采钻孔柔性保压智能封孔方法，其特征在于：地面制浆储浆系统包括料仓、搅拌桶和皮带输送机，皮带输送机的进料端位于料仓出料口下方，搅拌桶顶部设有入料口，皮带输送机的出料端通过转载导料板与入料口连接，搅拌桶顶部设有搅拌电机，搅拌电机主轴传动连接有设在搅拌桶内的搅拌器，搅拌桶上侧部连接有供水管，供水管上设有供水电磁阀和第一流量传感器，搅拌桶内壁下部设有密度传感器和黏度传感器，搅拌桶内壁上部和下部均设有液位传感器。3.根据权利要求2所述的煤矿井下瓦斯抽采钻孔柔性保压智能封孔方法，其特征在于：井下巷道内的瓦斯抽采钻孔钻有若干个，其中沿巷道长度方向均匀间隔布置的瓦斯抽采钻孔为一组，每一组钻孔内均设置一个圆柱状橡胶胎囊可复用封孔器；每个圆柱状橡胶胎囊可复用封孔器均包括第一圆柱状橡胶胎囊、第二圆柱状橡胶胎囊、胎囊内注浆管和胎囊间注浆管，第一圆柱状橡胶胎囊和第二圆柱状橡胶胎囊的中心孔插设有一根抽采管，第一圆柱状橡胶胎囊位于第二圆柱状橡胶胎囊下方，胎囊内注浆管自下而上依次穿过第一圆柱状橡胶胎囊和第二圆柱状橡胶胎囊，胎囊内注浆管上端封堵，胎囊内注浆管上设有位于第一圆柱状橡胶胎囊内的第一注浆孔和位于第二圆柱状橡胶胎囊内的圆柱状胎囊内注浆孔，胎囊间注浆管上端口自下而上穿过第一圆柱状橡胶胎囊后伸入到第一圆柱状橡胶胎囊和第二圆柱状橡胶胎囊之间；胎囊内注浆管的下端口通过第一注浆软管与井下浆液输入主管连接，胎囊间注浆管的下端口通过第二注浆软管与井下浆液输入主管连接;胎囊内注浆管下部自上而下依次设有第一压力传感器、第二流量传感器和第一电磁阀；胎囊间注浆管下部自上而下依次设有第二压力传感器、第三流量传感器和第二电磁阀。4.根据权利要求3所述的煤矿井下瓦斯抽采钻孔柔性保压智能封孔方法，其特征在于：井下浆液输入主管沿浆液流向依次设有第三电磁阀、第四流量传感器和第三压力传感器，浆液主输入管上设有的第四电磁阀。5.根据权利要求4所述的煤矿井下瓦斯抽采钻孔柔性保压智能封孔方法，其特征在于：步骤（2）的具体过程为：按照预定制浆量，主控PLC控制器向供水管进口连接的供水泵发出指令，同时指令皮带输送机、搅拌电机、料仓下部的螺旋给料机均启动、供水电磁阀打开，向搅拌桶内注入一定量的水，根据第一流量传感器信息判断达到预定水量停止注水，螺旋给料机将固体物料定量输送到皮带输送机上，皮带输送机将固体物料输送到搅拌桶内，搅拌电机带动搅拌器开始搅拌，使固体物料和水充分混合搅拌均匀，直到达到预定比例，形成良
好流动性的浆液，该浆液具有较好的流动性和一定的粘稠度，密度传感器和黏度传感器用于实时测定浆液的粘稠度和密度信息并传输至主控PLC控制器，浆液合格后搅拌电机停止工作。6.根据权利要求5所述的煤矿井下瓦斯抽采钻孔柔性保压智能封孔方法，其特征在于：步骤（3）的具体过程为：根据钻孔分组数量，将预留好相应接口的圆柱状橡胶胎囊可复用封孔器并列固定在巷道一帮，并通过第一注浆软管和第二注浆软管均与井下浆液输入主管连接好，将圆柱状橡胶胎囊可复用封孔器插入到钻孔预定封孔深度；主控PLC控制器指令第四电磁阀和第三电磁阀打开，注浆泵站启动，浆液通过浆液主输入管、井下浆液输入主管将浆液输送到每个封孔地点的圆柱状橡胶胎囊可复用封孔器的注浆管，主控PLC控制器通过第三压力传感器发出压力信号值控制井下浆液输入主管上的第三电磁阀实现管路通断，让井下浆液输入主管中始终保持一定的注浆压力；随后主控PLC控制器发出封孔指令，此时胎囊内注浆管上的第一电磁阀打开，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振锋，王宇，王永龙，郭军杰，白志强，曹良超，王琼霄，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：