基于云端的矿山井下安全供油控制系统技术方案

本发明专利技术涉及基于云端的矿山井下安全供油控制系统，包括五部分：地面橇装加油装置、井下输油管道、井下储油加注装置、PLC集成控制系统、加油信息管理系统。通过使用地面橇装加油装置代替油库、使用井下输油管代替汽车运送油品，实行井下用油智能化控制，解决井下工程车辆用油安全风险大、成本高、管理难等问题，从而确保油品供应、确保地面和井下供油点能达到安全管理和环保管理要求。在确保井下输油管道安全的前提下能够杜绝了油品库存、运输安全风险和隐患，也在一定程度上解决了油品的库存积压问题，同时通过云端与PLC集成控制系统的智能化控制，能够降低矿山井下供油的成本，也提高了井下供油的安全性。了井下供油的安全性。了井下供油的安全性。

【技术实现步骤摘要】
基于云端的矿山井下安全供油控制系统


[0001]本专利技术涉及智慧矿井
，尤其涉及基于云端的矿山井下安全供油控制系统。

技术介绍

[0002]地下矿井尤其是采用井下充填采矿法的矿井，其作业海拔深入地下，年开采量高达几百万吨，采用大型机械化采矿作业，为保证其井下工程车辆生产用油，一般会在矿区边沿设置一座小型油库，分别在井下共设置多个柴油罐、多个液压油罐及多台加油机，同时配置小型矿安型油罐车。每天需安排专人驾驶小型油罐车，通过井下大斜坡道运送柴油至井下不同深度的储油罐分卸，每周需安排专人驾驶井下特种运输车装上桶装的抗磨液压油，通过井下大斜坡道运送柴油至井下不同深度的供油点，然后抽到油罐。
[0003]存在的问题主要分为5个方面，
[0004]1.安全问题，首先地面供油运输需穿过密集的生活区、市场、厂区和学校才到井口，而从井口到井下还需要经过井下大斜坡道(最大坡度15
°
)往井下送油，坡道湿滑，弯道多，长期存在安全风险和隐患、另外，地下矿井矿区边沿的油库一般靠山，山上松林密布，长期存在被意外山火会殃及的重大安全威胁，而且目前的井下储油罐智能化较低，没有合理的控制系统，会存在一定的安全隐患；
[0005]2.环保问题，现有的矿山井下储油罐是单层的，无防渗装置、测漏报警、溢流报警等，并且已使用十多年，在井下潮湿环境下，存在锈蚀渗漏油品的风险；用透明胶管自制油位计，人工读数，又无溢流控制阀，很容易造成溢流风险；
[0006]3.效率问题，现有的井下生产用油要经过采购、运输、验收、储存到油库，后再从油库发油装车、转运、再验收、再储存。整个用油过程环节多，工作量大，工作效率低；
[0007]4.成本问题，现有的方式人工成本、油品储存成本、车辆购置养护成本以及运营成本均较高，不利于长期运营；
[0008]5.合规问题，2020年10月11日颁布，2021年9月1日实施的《金属非金属矿山安全规程》(GB16423
‑
2020)中，对矿山井下加油硐室、输油管、油罐、加油机等方面都作出明确要求，因此，现有的矿井必须对井下的储油设施、加油硐室、输油管等进行整改，使其符合新规程的要求。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是为了至少解决现有技术的不足之一，提供基于云端的矿山井下安全供油控制系统。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：
[0011]具体的，提出基于云端的矿山井下安全供油控制系统，包括以下：
[0012]地面撬装加油装置，设置于地面，用于存储油品，并向井下进行油品运输；
[0013]多个井下储油加注装置，分别设置于井下供油点，与所述地面撬装加油装置通过
井下输油管道连接，用于接收来自所述地面撬装加油装置输送的油品，并对井下供油点进行供油；
[0014]在通过井下输油管道进行送油时，控制油品流速低于第一阈值；
[0015]PLC集成控制系统，包括相互通讯的PLC控制主站以及PLC控制从站，其中，PLC控制主站设置于所述地面撬装加油装置，用于对所述地面撬装加油装置进行智能化控制，PLC控制从站设置于所述井下储油加注装置，用于对所述井下储油加注装置进行智能化控制；
[0016]加油信息管理系统，用于对地面撬装加油装置以及井下储油加注装置在运营时的信息进行管理；
[0017]云服务器，与所述PLC控制主站通信连接，用于接收来自所述PLC控制主站的信息，并根据所述信息进行存储、反馈；
[0018]PLC集成控制系统与云服务器之间通过预设的通信规则进行通信。
[0019]进一步，具体的，所述地面撬装加油装置根据《阻隔防爆橇装式加油(气)装置技术要求》AQ/T3002
‑
2021设计生产，包括加注系统、油品回收系统、液位计量系统、防溢流系统、自动灭火系统、防雷防静电系统、可燃气体探测系统、视频监控系统、紧急泄压系统。
[0020]进一步，具体的，所述井下储油加注装置包括双舱双油品撬罐、双油双枪加油机、控制器、液位仪、潜油泵、探针、视频监控装置、温度传感器、压力传感器、测漏仪以及溢流阀；
[0021]所述井下储油加注装置分别设置于井下
‑
200m、
‑
360m以及
‑
550m供油点。
[0022]进一步，具体的，所述输油管道需满足以下设计原则，
[0023]保证输油管在同一地理位置的上、下孔位的坐标值相差在安全范围以内，通过井下陀螺仪贯通测量上下输油管钻孔方位，为巷道内的导线加测陀螺仪定向边，对地面及井下采用相同的坐标系及高程基准，井下测量输油管钻孔控制点经过陀螺定向改正及平差，保证了上下输油管钻孔的精准贯通；
[0024]使用全站仪对地表输油管钻孔开孔方位及倾角进行复核及调整，开孔角度误差控制在0.2
°
以内，在操作时增加钻孔测斜频次，及时纠偏，钻孔每施工35米左右即停钻测斜，测斜时先冲洗孔壁，以2米为间距进行测量，及时纠偏，保证测斜精度；
[0025]使用全站仪定向测量输油管钻孔，地表至
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40米中段一个钻孔顺利贯穿下部硐室，X轴方向偏差仅0.66米，Y轴方向偏差也在允许范围；
‑
120米中段至
‑
200米中段两个钻孔准确贯穿油库硐室，偏斜率小于限差允许值；
‑
200米中段至
‑
320米中段一个钻孔准确贯穿下部硐室，偏斜率小于限差允许值。
[0026]进一步，在输油管钻孔时，
[0027]孔口定位：用全站仪进行定位，距离误差1mm、倾角在2
″
范围内，满足定向孔要求；
[0028]钻进原理：为保障输油管定向钻孔精度要求，其工作原理为钻进依次逐级过渡，不越级施工，采用同级同径钻具，减少钻孔偏斜度；
[0029]钻孔结构：设计终孔孔径为95mm，成孔预留套管89mm；
[0030]钻进方法：
[0031]第一步，第四系松散土层和顶部基岩段3m～5m：为预防孔壁坍塌和安装孔口护壁套管，采用合金钻头单管钻进工艺；
[0032]第二步，上部基岩孔段岩石的可钻性一般为7级，钻孔口径大，设计钻进方法为金
刚石钻头单管钻进法；
[0033]第三步，下部基岩孔段岩石的可钻性一般为4～9级，同时设计钻孔的深度约为160m，为提高钻探速度和岩矿心采取率，选择金刚石双管单动绳索取心法钻进。
[0034]进一步，对所有钻孔加装套管，以保证输油管道不被挤压变形。
[0035]进一步，具体的，所述输油管道采用串联式方式联通地面和井下各中段油罐，所述串联式方式具体为，当油品通过输油管从地面油罐到井下
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200油罐，压力回零，油品通过输油管从井下
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200油罐到
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360米油罐，压力回零，油品通过输油管从井下
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于云端的矿山井下安全供油控制系统，其特征在于，包括以下：地面撬装加油装置，设置于地面，用于存储油品，并向井下进行油品运输；多个井下储油加注装置，分别设置于井下供油点，与所述地面撬装加油装置通过井下输油管道连接，用于接收来自所述地面撬装加油装置输送的油品，并对井下供油点进行供油；在通过井下输油管道进行送油时，控制油品流速低于第一阈值；PLC集成控制系统，包括相互通讯的PLC控制主站以及PLC控制从站，其中，PLC控制主站设置于所述地面撬装加油装置，用于对所述地面撬装加油装置进行智能化控制，PLC控制从站设置于所述井下储油加注装置，用于对所述井下储油加注装置进行智能化控制；加油信息管理系统，用于对地面撬装加油装置以及井下储油加注装置在运营时的信息进行管理；云服务器，与所述PLC控制主站通信连接，用于接收来自所述PLC控制主站的信息，并根据所述信息进行存储、反馈；PLC集成控制系统与云服务器之间通过预设的通信规则进行通信。2.根据权利要求1中所述的基于云端的矿山井下安全供油控制系统，其特征在于，具体的，所述地面撬装加油装置根据《阻隔防爆橇装式加油(气)装置技术要求》AQ/T3002
‑
2021设计生产，包括加注系统、油品回收系统、液位计量系统、防溢流系统、自动灭火系统、防雷防静电系统、可燃气体探测系统、视频监控系统、紧急泄压系统。3.根据权利要求2中所述的基于云端的矿山井下安全供油控制系统，其特征在于，具体的，所述井下储油加注装置包括双舱双油品撬罐、双油双枪加油机、控制器、液位仪、潜油泵、探针、视频监控装置、温度传感器、压力传感器、测漏仪以及溢流阀；所述井下储油加注装置分别设置于井下
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200m、
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360m以及
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550m供油点。4.根据权利要求1中所述的基于云端的矿山井下安全供油控制系统，其特征在于，具体的，所述输油管道需满足以下设计原则，保证输油管在同一地理位置的上、下孔位的坐标值相差在安全范围以内，通过井下陀螺仪贯通测量上下输油管钻孔方位，为巷道内的导线加测陀螺仪定向边，对地面及井下采用相同的坐标系及高程基准，井下测量输油管钻孔控制点经过陀螺定向改正及平差，保证了上下输油管钻孔的精准贯通；使用全站仪对地表输油管钻孔开孔方位及倾角进行复核及调整，开孔角度误差控制在0.2
°
以内，在操作时增加钻孔测斜频次，及时纠偏，钻孔每施工35米左右即停钻测斜，测斜时先冲洗孔壁，以2米为间距进行测量，及时纠偏，保证测斜精度；使用全站仪定向测量输油管钻孔，地表至
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40米中段一个钻孔顺利贯穿下部硐室，X轴方向偏差仅0.66米，Y轴方向偏差也在允许范围；
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120米中段至
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200米中段两个钻孔准确贯穿油库硐室，偏斜率小于限差允许值；
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200米中段至
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320米中段一个钻孔准确贯穿下部硐室，偏斜率小于限差允许值。5.根据权利要求4中所述的基于云端的矿山井下安...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗泽华，林振烈，陈海波，陈闻舞，唐建，毛洪钢，王文洋，黄燕华，吴鹏，杨桂远，李先敬，宋嘉佳，邢晓亮，黄健，侯刚，杨力民，陆剑臣，梁宜进，
申请(专利权)人：韶关市均能石化有限公司，
类型：发明
国别省市：