[發明專利]一種智能檢測瓦斯抽采鉆孔封孔質量的系統及檢測方法

在審

• 申請號: 201510466843.5
• 申請日: 2015-07-31
• 公開（公告）號: CN105114057A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發明（設計）人: 劉春;周福寶;葉高榜;宋小林
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21B47/005
• 分類號: E21B47/005;E21F7/00
• 代理公司: 徐州市淮海專利事務所 32205
• 代理人: 華德明

技術領域

本發明涉及一種檢測鉆孔質量的系統，具體是一種智能檢測瓦斯抽采鉆孔封孔質量的系統，屬于鉆孔質量檢測技術領域。

背景技術

煤層瓦斯抽采是防治煤與瓦斯突出的主要技術措施之一，在國內外礦井中得到了廣泛的應用，通過施工鉆孔抽采煤層瓦斯是煤礦治理瓦斯災害的重要手段，而抽采鉆孔的封孔質量是影響抽采效率的重要因素之一。煤層抽采鉆孔的封孔質量大多根據瓦斯抽采過程中抽采瓦斯濃度來判斷，這個判定時間約為15天到30天左右，且判定方式較為被動。若判定封孔質量差就需要重新封孔，既影響煤炭企業的生產進度與經濟效益，還對安全生產產生威脅。目前，對檢測瓦斯抽采鉆孔封孔質量的專門研究相對較少，提出的一些檢測瓦斯抽采鉆孔封孔質量的方法，多依靠人工讀數，判別指標過于單一，缺乏科學的判別模型和精確的智能分析系統，在實際應用中難以大規模推廣。

中國發明專利2012年9月19號公開了一種公開號為CN102680187A的“一種檢驗瓦斯抽采鉆孔密封質量的方法及設備”，提出了利用煤礦井下壓風充入鉆孔，通過人為觀測壓力變化來檢測鉆孔密封性，然而漏氣指標僅僅依靠壓力，沒有考慮鉆孔流量；中國發明專利2013年01月30號公開了一種公開號為CN102900428A的“煤層瓦斯抽采鉆孔密封質量和漏氣位置的檢測方法”，提出了利用探測管伸入鉆孔，通過鉆孔內不同位置瓦斯濃度、抽采負壓等判斷鉆孔密封質量，該方法操作復雜，且須在鉆孔負壓抽采條件下檢測，較為被動；同時，兩者都缺乏合理的智能漏氣判別模型，不能科學有針對性地判別鉆孔整個抽采周期(尤其是抽采初期和抽采后期)的漏氣情況。

發明內容

本發明的目的是提供一種智能檢測瓦斯抽采鉆孔封孔質量的系統，該系統操作簡單、移動方便、能夠實時自動檢測所需數據，無需依靠煤礦井下風源，能在較短的時間內就可以智能檢測及顯示出瓦斯抽采鉆孔封孔的質量，高效快捷。

為了實現上述目的，本發明提供一種智能檢測瓦斯抽采鉆孔封孔質量的系統，包括管路，管路的左端與充氣泵連通，管路的中部由左到右依次設置有控制閥、第一氣體流量傳感器、氣體壓力傳感器，管路的右端與已密封的瓦斯抽采鉆孔中的抽采管相連，充氣泵、第一氣體流量傳感器、氣體壓力傳感器經連接線與智能控制器相連，智能控制器與顯示器相連；鉆孔的前端設有封孔段，在封孔段右側的抽采管的外壁上設置有第二氣體流量傳感器，第二氣體流量傳感器通過連接線與智能控制器連接。

進一步，還包括快速接線頭，與第二氣體流量傳感器相連的連接線穿出抽采管與所述快速接線頭的一端連接，快速接線頭的另一端通過連接線與智能控制器連接。

一種智能檢測瓦斯抽采鉆孔封孔質量的檢測方法，包括以下步驟：

①關閉控制閥，設置充氣泵的出口壓力為P₀；

②打開控制閥，以出口壓力P₀向鉆孔充入氣體，充氣時間為T；

③封孔質量智能識別函數根據流量變化情況對封孔質量進行初始判斷：若T時間后，第一氣體流量傳感器處的流量Q≥Q₀，判定鉆孔封孔質量為差，并于顯示器上顯示，結束判定，智能控制器控制充氣泵反轉，抽出氣體，卸下系統；

④如果充氣T時間后，隨著時間的推移第一氣體流量傳感器處的流量Q＜Q₀，關閉控制閥，觀察氣體壓力傳感器處壓力的情況：

智能控制器根據氣體壓力傳感器處監測到的壓力，與關閉控制閥后氣體壓力傳感器初始壓力P₁對比，對封孔質量進行二次判斷：氣體壓力傳感器處壓力P≥90％P₁，則判定封孔質量為優；壓力50％P₁≤P≤90％P₁，則判定封孔質量為良；壓力P≤50％P₁，則判定封孔質量為差；并于顯示器上顯示，結束判定，智能控制器控制充氣泵反轉，抽出氣體，卸下系統。

還包括后期檢測，鉆孔抽采T₂后，T₂>30d，系統經快速接線頭與鉆孔內抽采管外壁的第二氣體流量傳感器相連，智能控制器分析第二氣體流量傳感器的讀數Q₂與第二氣體流量傳感器的初始讀數Q₁，若符合Q₂≥10％Q₁，則認為鉆孔密封質量為差；否則，認為鉆孔密封質量為優，并于顯示器上顯示，結束判定，卸下系統。

所述的封孔質量智能識別模型為：

式中：T——系統工作間，min；