[發明專利]煤礦井下水力化增透作業遠程監測與控制系統

無效

• 申請號: 201310643863.6
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN103676861A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 王耀鋒;王魁軍;張興華;李艷增;姜文忠;趙洪瑞;李鐵良;許幸福;高中寧;聶榮山;謝正紅
• 申請（專利權）人: 煤科集團沈陽研究院有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;E21F17/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及遠程監測與控制系統技術領域，特別是一種煤礦井下水力化增透作業遠程監測與控制系統。

背景技術

瓦斯抽采足我國煤礦瓦斯治理的主要技術手段，由于我國高瓦斯、低透氣性煤層約占70％，煤層開采前抽采瓦斯難度大，很難取得理想的效果，使得瓦斯災害成為制約煤礦安全的重要因素，因此，如何提高預抽率和縮短預抽期成為亟待解決的難題。

國內外科研人員針對該問題進行了廣泛深入研究，結果表明：水射流割縫、水力擴孔、水力沖孔、水力化鉆進等水射流措施和一些水力壓裂措施是提高煤層透氣性、增大鉆孔抽采影響范圍的有效途徑。即使在地面實施水射流和水力壓裂也屬于高危作業，由于煤礦井下作業環境復雜、光線暗淡，而且實施上述措施需要作業工人與高壓設備及煤體“短兵相接”，特別是在井下對高瓦斯或者突出煤層進行水力化增透作業時，容易造成瓦斯超限、誘發煤與瓦斯突出、水與瓦斯噴出等現象，所以其危險性遠高于在地面作業。為使水力化增透作業人員遠離危險源，保障作業人員的人身安全和作業過程安全可控，需要對井下水力化增透作業環境、高壓水力系統等進行遠程監測和控制，實現出現異常時自動斷電等。

除實現對水力化增透作業系統和周圍環境的遠程監測和控制外，還需要對水射流增透作業中的水壓、流量和水力壓裂作業過程中的水壓、煤體開裂壓力、注水量等技術參數進行實時監測與記錄，實現現場視頻、試驗數據的實時傳輸和存儲并能自動生成數據表及相關曲線，為水力化增透作業效果評估和優化提供科學、詳實的數據。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的缺陷和不足，提供一種用于煤礦井下水力化增透作業遠程監測與控制系統，適用于水射流和水力壓裂這兩種增透作業過程的遠程控制以及作業過程中系統壓力、流量、環境等作業參數的實時監測、存儲、工況識別、數據傳輸，詳實、準確地記錄水射流和水力壓裂增透參數并能自動生成數據表及相關曲線。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明所述的煤礦井下水力化增透作業遠程監測與控制系統，包括控制模塊，監視模塊，執行模塊以及數據采集模塊，所述控制模塊分別與監視模塊，執行模塊以及數據采集模塊信號連接，所述監視模塊用于監視執行模塊的運行情況，并將相關運行情況傳控制模塊，所述數據采集模塊用于采集執行模塊的運行數據，并將相關數據傳至控制模塊，控制模塊通過接收監視模塊和數據采集模塊傳輸的數據智能判斷是否出現故障及故障類型并能根據不同情況發出控制命令至執行模塊，以控制系統的運轉和在發生故障時停止。

其中，所述執行模塊包括依次機械連接的液箱、高壓水力泵站、高壓水管匯、鉆機、高壓水射流噴頭、防爆軟啟動器、水力壓裂鉆孔和水射流鉆孔；所述控制模塊分別與鉆機和防爆軟啟動器信號連接。

其中，所述監視模塊包括防爆計算機、防爆固定攝像頭、防爆麥克風和防爆萬向攝像頭，所述防爆計算機分別與防爆固定攝像頭、防爆麥克風和防爆萬向攝像頭信號連接，所述防爆計算機與控制模塊信號連接；所述水力壓裂鉆孔孔口、水射流鉆孔孔口以及高壓水力泵站處均設有防爆固定攝像頭、防爆麥克風和防爆萬向攝像頭。

其中，所述數據采集模塊包括壓力傳感器、流量傳感器、溫度傳感器、水位傳感器、甲烷傳感器和瓦斯斷電儀，所述控制模塊分別與壓力傳感器、流量傳感器、溫度傳感器、水位傳感器、甲烷傳感器和瓦斯斷電儀信號連接；所述壓力傳感器相對應安裝于高壓水力泵站輸出端和高壓水管匯的中部和末端，所述流量傳感器對應安裝于高壓水力泵站的進水端和高壓水管匯的后部；所述溫度傳感器對應安裝于高壓水力泵站的轉軸處；所述水位傳感器安裝在液箱內；所述甲烷傳感器對應安裝于水力壓裂鉆孔和水射流鉆孔的孔口和高壓水力泵站處。

其中，所述控制模塊信號連接有聲光報警器。

進一步地，所述控制模塊為防爆PLC控制箱。

本發明有益效果為：

1.本發明以控制模塊為核心，執行模塊、監視模塊、數據采集模塊分別為主要作業設備、作業監視設備和作業系統數據采集設備。控制模塊接收監視模塊和數據采集模塊傳輸的數據，智能判斷作業系統的運轉情況和作業的安全程度，并能發出控制命令至執行模塊，控制系統的運轉和在發生故障時停止。同時監視模塊和數據采集模塊對水力化增透作業系統工況和環境等作業參數、作業過程的音頻和視頻數據進行實時監測和存儲，并能自動生成數據表及相關曲線，還可經通訊網絡無縫接入煤礦安全監測監控系統，提高整個增透作業可視化和煤層增透效果。