CN220167921U - 用于煤矿瓦斯抽采钻孔施工的智能在线防喷监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于煤矿瓦斯抽采钻孔施工的智能在线防喷监控系统，属于煤矿施工技术领域。其包括：包括瓦斯抽采管、储渣器、钻机和监控器，瓦斯抽采管和所述储渣器之间连接有回气管和排气管，监控器的第一控制端与钻机的馈电开关相连接，钻机的输出端依次连接有穿过所述排气管的钻杆和钻头，钻杆上连接有套装在所述钻杆上的防喷密封部件，监控器的第二控制端通过第一电动阀与所述防喷密封部件相连接，监控器的第三控制端与瓦斯收集件的排气阀相连接，监控器的第四控制端连接有孔口矿用激光甲烷传感器。本申请实现了煤矿瓦斯抽采钻孔施工过程中的自动化监控功能，较难因瓦斯治理措施落实不到位而发生事故，提高了煤矿施工的安全性。

Description

用于煤矿瓦斯抽采钻孔施工的智能在线防喷监控系统

技术领域

本实用新型属于煤矿施工技术领域，具体涉及一种用于煤矿瓦斯抽采钻孔施工的智能在线防喷监控系统。

背景技术

煤层钻孔预抽瓦斯是瓦斯突出矿井日常工作的重要组成部分。目前煤矿瓦斯抽采钻孔施工普遍采用单一的人工监督方式，其监控自动化程度较低，容易因瓦斯治理措施落实不到位，而发生事故，因此，有必要进行改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于煤矿瓦斯抽采钻孔施工的智能在线防喷监控系统，以解决现有的技术方案监控自动化程度较低，容易因瓦斯治理措施落实不到位而发生事故的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于煤矿瓦斯抽采钻孔施工的智能在线防喷监控系统，包括瓦斯抽采管、储渣器、钻机和监控器，所述瓦斯抽采管和所述储渣器之间连接有回气管和排气管，所述监控器的第一控制端与所述钻机的馈电开关相连接，所述钻机的输出端依次连接有穿过所述排气管的钻杆和钻头，所述钻杆上连接有套装在所述钻杆上的防喷密封部件，所述监控器的第二控制端通过第一电动阀与所述防喷密封部件相连接，所述监控器的第三控制端与瓦斯收集件的排气阀相连接，所述监控器的第四控制端连接有孔口矿用激光甲烷传感器。

在本实用新型的一种优选实施例中，还包括地面控制台，所述地面控制台与所述监控器之间通过环网交换机相连接。

在本实用新型的一种优选实施例中，所述储渣器和所述回气管之间还连接有瓦斯收集件。

在本实用新型的一种优选实施例中，所述第一电动阀的输入端还连接有高压进水管，所述第一电动阀的输出端通过高压出水管与所述防喷密封部件相连通。

在本实用新型的一种优选实施例中，所述防喷密封部件包括密封管，所述密封管两端依次连接有套管和法兰盘，所述密封管内部设置有密封囊，所述密封管的外壳上设置有密封口，所述高压出水管穿过所述密封口并与所述密封囊相连通，所述套管、法兰盘和密封囊均套装在所述钻杆上。

在本实用新型的一种优选实施例中，所述密封囊有多个且延所述密封管周向布置，所述密封管的外壳上设置有与所述密封囊连通的多个密封口。

在本实用新型的一种优选实施例中，所述密封囊整体上呈扇形结构，所述密封囊内设置有与所述高压出水管连通的喷嘴。

在本实用新型的一种优选实施例中，所述监控器的第四控制端连接有孔口矿用激光甲烷传感器。

本实用新型的有益效果是：由于本申请的监控器能实时监控钻机、防喷密封部件和排渣口的工作状态，故本申请实现了煤矿瓦斯抽采钻孔施工过程中的自动化监控功能，较难因瓦斯治理措施落实不到位而发生事故，提高了煤矿施工的安全性；同时，由于本申请可以让监控器同时监控多个排气管的工作状态，故本申请使用更加方便；最后，本申请的防喷密封部件可以在煤矿瓦斯抽采钻孔施工时，对排气管和钻杆实现防喷密封功能，从而进一步提高本申请的安全性能。

附图说明

图1为本实用新型所述用于煤矿瓦斯抽采钻孔施工的智能在线防喷监控系统的结构示意图；

图2为防喷密封部件的结构示意图；

图3为密封囊内部处于空置时，密封管的结构示意图；

图4为密封囊内部充满高压水时，密封管的结构示意图。

附图标记；1、瓦斯抽采管；2、储渣器；3、钻机；4、监控器；5、回气管；6、排气管；7、钻杆；8、钻头；9、防喷密封部件；10、第一电动阀；11、排渣口；12、地面控制台；13、瓦斯收集囊袋；14、高压进水管；15、高压出水管；16、密封管；17、套管；18、法兰盘；19、密封囊；20、密封口；21、钻杆穿孔；22、第二电动阀；23、环网交换机；24、馈电开关；25、孔口矿用激光甲烷传感器。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本实用新型作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。

本申请提供一种用于煤矿瓦斯抽采钻孔施工的智能在线防喷监控系统，其包括：包括瓦斯抽采管1、储渣器2、钻机3和监控器4，所述瓦斯抽采管1和所述储渣器2之间连接有回气管5和排气管6，所述监控器4的第一控制端与所述钻机3的馈电开关相连接，所述钻机3的输出端依次连接有穿过所述排气管6的钻杆7和钻头8，所述钻杆7上连接有套装在所述钻杆7上的防喷密封部件9，所述监控器4的第二控制端通过第一电动阀10与所述防喷密封部件9相连接，所述监控器4的第三控制端与瓦斯收集件13的排气阀22相连接，所述监控器4的第四控制端连接有孔口矿用激光甲烷传感器25。

实际工作时，监控器4的第一控制端和所述钻机3之间连接有馈电开关24(现有技术)，以更好地控制钻机3的工作状态；监控器4用于实时检测防喷密封部件9端口处地甲烷浓度，以让本申请地监测结果更加准确；监控器4上还可以设置排气阀22(也即第二电动阀)，以更好的控制回气管5的工作状态。

实际工作时，瓦斯抽采管1用于抽采瓦斯，储渣器2用于煤矿施工过程中产生的矿渣，钻机3、钻杆7和钻头8用于钻孔施工，监控器4能用于监控本申请的工作状态，防喷密封部件9可以在煤矿瓦斯抽采钻孔施工时，对排气管6和钻杆7实现防喷密封功能，从而进一步提高本申请的安全性能，这样，监控器4能实时采集钻机3、防喷密封部件9和排渣口11的工作状态，故本申请实现了煤矿瓦斯抽采钻孔施工过程中的自动化监控功能，较难因瓦斯治理措施落实不到位而发生事故，提高了煤矿施工的安全性。

本申请还包括地面控制台12，所述地面控制台12与所述监控器4之间通过环网交换机23相连接。实际工作时，第一电动阀台12与所述监控器4之间还可以连接环网交换机23(现有技术)，这样本实用新型使用更加方便，监控器4可以放置在井下，地面控制台12可以放置在井上，这样，在上述地面控制台12和监控器4的共同作用下，本申请可以让工作人员更加方便的实时监控钻机3、防喷密封部件9和排渣口11的工作状态，从而让本申请更难因瓦斯治理措施落实不到位而发生事故，进一步提高了煤矿施工的安全性。

实际工作时，本申请在启动后，地面控制台12(地面控制中心)实时显示如下内容：甲烷浓度值、钻机3的工作状态、第一电动阀10的工作状态，以及防喷部件内部水压值，其中，如何监控甲烷浓度值为本领域的常规技术方案，在此不做赘述。

实际工作时，瓦斯抽采管1、回气管5和排气管6可以统称为管路系统，本申请除了包含地面控制台12、监控器4、瓦斯抽采管1、储渣器2钻机3、防喷密封部件9(也可被称为孔口防喷自动抱紧密封部件)、电控阀(也可称为高压水电动控制阀)等部件外，还包括其它现有的部件，如：矿用激光甲烷传感器、管道压力传感器、钻机3开停传感器、钻屑瓦斯分离装置、瓦斯收集囊袋、网络传输交换机、通讯线路等。

上述矿用激光甲烷传感器、管道压力传感器、钻机3开停传感器等传感器集成在管路系统(如排气管6)上，以让本申请可以更好的监控各个部件的工作状态，此为现有技术，在此不做赘述。

所述储渣器2和所述回气管5之间还连接有瓦斯收集件13。实际工作时，瓦斯收集件13可以为可膨胀瓦斯气缓冲囊袋或其它可用于收集瓦斯的装置，该可膨胀瓦斯气缓冲囊袋设置在回气管5的出气口附近，这样，本申请使用更加方便。

第一电动阀10的输入端还连接有高压进水管14，所述第一电动阀10的输出端通过高压出水管15与所述防喷密封部件9相连通。

所述监控器的第四控制端连接有孔口矿用激光甲烷传感器25。

实际工作时，排渣口11上安装有排碴阀，当正常情况下，孔口没有发生喷孔现象，钻机正常钻进状态下，电动阀1、电动阀2是处于关闭状态；当孔口矿用激光甲烷传感器25检测到钻杆与防喷部件间隙释放出的甲烷浓度超过预先设定报警断电浓度时(比如≥0.6％CH4),系统自动切断钻机3电源，同时打开第一电动阀10和第二电动阀22，关闭排碴阀。同时向防喷密封部件9内充入高压水，使防喷密封部件膨胀，堵住钻杆与防喷部件之间的缝隙，喷出的气体进入可膨胀瓦斯气缓冲囊袋和瓦斯抽采管路系统里，使喷出的气体不会扩散到工作面空间，避免造成瓦斯超限等危险事故。

高压进水管14可用于向防喷部件充入高压水，使防喷密封部件9内部的密封囊19膨胀，以堵住钻杆7与防喷密封部件9之间的缝隙，喷出的气体进入可膨胀瓦斯气缓冲囊袋和瓦斯抽采管1里，使喷出的气体不会扩散到工作面空间，避免造成瓦斯超限等危险事故。

防喷密封部件9包括密封管16，所述密封管16两端依次连接有套管17和法兰盘18，所述密封管16内部设置有密封囊19，所述密封管16的外壳上设置有密封口20，所述高压出水管15穿过所述密封口20并与所述密封囊19相连通，所述套管17、法兰盘18和密封囊19均套装在所述钻杆7上。

密封囊19有多个且延所述密封管16周向布置，所述密封管16的外壳上设置有与所述密封囊19连通的多个密封口20。这样，在多个密封囊19的共同作用下，工作人员可以更加方便地将密封囊19和密封管16套装在钻杆7上。

密封囊19整体上呈扇形结构，以让本申请安装、使用更加方便，所述密封囊19内设置有与所述高压出水管15连通的喷嘴。

实际工作时，密封管16、套管17和法兰盘18内均设置有钻杆穿孔21，当甲烷浓度低于设定的报警值且煤屑气分离器内压力处于负压状态时，本申请所述的在线防喷监控系统将自动解锁，此时，人工给钻机3复电和人工复位防喷部件，进入下一轮正常打钻状态，这样，本申请实际应用效果良好，真正实现了煤矿瓦斯抽采打钻喷孔可防可控，具有较高的应用价值。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于煤矿瓦斯抽采钻孔施工的智能在线防喷监控系统，其特征在于，包括瓦斯抽采管(1)、储渣器(2)、钻机(3)和监控器(4)，所述瓦斯抽采管(1)和所述储渣器(2)之间连接有回气管(5)和排气管(6)，所述监控器(4)的第一控制端与所述钻机(3)的馈电开关相连接，所述钻机(3)的输出端依次连接有穿过所述排气管(6)的钻杆(7)和钻头(8)，所述钻杆(7)上连接有套装在所述钻杆(7)上的防喷密封部件(9)，所述监控器(4)的第二控制端通过第一电动阀(10)与所述防喷密封部件(9)相连接，所述监控器(4)的第三控制端与瓦斯收集件(13)的排气阀(22)相连接，所述监控器(4)的第四控制端连接有孔口矿用激光甲烷传感器(25)。

2.根据权利要求1所述的一种用于煤矿瓦斯抽采钻孔施工的智能在线防喷监控系统，其特征在于：还包括地面控制台(12)，所述地面控制台(12)与所述监控器(4)之间通过环网交换机(23)相连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于煤矿瓦斯抽采钻孔施工的智能在线防喷监控系统，其特征在于：所述储渣器(2)和所述回气管(5)之间还连接有瓦斯收集件(13)。

4.根据权利要求1所述的一种用于煤矿瓦斯抽采钻孔施工的智能在线防喷监控系统，其特征在于：所述第一电动阀(10)的输入端还连接有高压进水管(14)，所述第一电动阀(10)的输出端通过高压出水管(15)与所述防喷密封部件(9)相连通。

5.根据权利要求4所述的一种用于煤矿瓦斯抽采钻孔施工的智能在线防喷监控系统，其特征在于：所述防喷密封部件(9)包括密封管(16)，所述密封管(16)两端依次连接有套管(17)和法兰盘(18)，所述密封管(16)内部设置有密封囊(19)，所述密封管(16)的外壳上设置有密封口(20)，所述高压出水管(15)穿过所述密封口(20)并与所述密封囊(19)相连通，所述套管(17)、法兰盘(18)和密封囊(19)均套装在所述钻杆(7)上。

6.根据权利要求5所述的一种用于煤矿瓦斯抽采钻孔施工的智能在线防喷监控系统，其特征在于：所述密封囊(19)有多个且延所述密封管(16)周向布置，所述密封管(16)的外壳上设置有与所述密封囊(19)连通的多个密封口(20)。

7.根据权利要求6所述的一种用于煤矿瓦斯抽采钻孔施工的智能在线防喷监控系统，其特征在于：所述密封囊(19)整体上呈扇形结构，所述密封囊(19)内设置有与所述高压出水管(15)连通的喷嘴。