CN109578054A - 一种钻孔内煤层的增透抽采*** - Google Patents
一种钻孔内煤层的增透抽采*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种钻孔内煤层的增透抽采***，包括均设在煤矿井下抽采巷内的水力冲孔装置、预裂***装置、瓦斯抽采装置和安全监测***，抽采巷顶部自下而上依次为煤层底板、煤储层和煤层顶板，水力冲孔装置包括钻探机、钻杆、钻头、高压注水泵和水煤气分离器，预裂***装置包括***、引线和PVC管，瓦斯抽采装置包括分支抽采管、总抽采管和瓦斯抽采设备，安全监测***包括检测模块、处理模块、采集模块、开关量输入输出模块和设置在所述分支抽采管上的管道阀门。本发明提高了对瓦斯抽采控制的安全性，能够有效的预防瓦斯事故的发生，有效地提高煤层透气性，提高瓦斯抽采效果，有效地降低抽采时间，最大限度降低瓦斯安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭开采技术领域，具体为一种钻孔内煤层的增透抽采***。
背景技术
2017年我国煤产量达34.45亿吨，占世界总产量的46.4％左右，煤炭作为我国的主题能源地位在相当长时期内不会动摇，但我国95％的煤矿开采是井工作业，50％以上的煤炭开采受到与煤伴生伴储的瓦斯困扰，瓦斯灾害已成为制约我国煤矿安全高效开采的重大难题。
随着煤炭开采纵深发展，煤层瓦斯含量、瓦斯压力、地应力逐渐增大，煤层渗透率却明显降低，特别是深部松软突出煤层，渗透率多在10-3—10-4mD数量级，钻孔瓦斯抽采影响范围小、衰减速度快、瓦斯抽采难度大。对于具备保护层开采条件的煤层群而言，常采用保护层开采技术抽采泄压区煤层瓦斯，而对大量不具备保护层开采条件的单一低渗突出煤层，按照《防治煤与瓦斯突出规定》，井下钻孔预抽煤层瓦斯便成为主要瓦斯治理措施，但往往因常规瓦斯抽采技术难以高效抽采此类煤层瓦斯，常造成矿井“抽、采、掘”比例失衡而影响矿井安全生产。为建设本质安全型矿井，低透气性高突矿井不得不投入大量的人力、物力、财力用于瓦斯抽采，但由于缺乏抽采技术的突破，致使矿井发展步履维艰，主要在于因抽采治理不彻底导致瓦斯超限频繁、安全隐患严重、瓦斯事故频发，严重威胁煤矿安全生产，因此，如何有效解决低透煤层的抽采难题，对煤矿安全生产具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钻孔内煤层的增透抽采***，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种钻孔内煤层的增透抽采***，包括均设在煤矿井下抽采巷内的水力冲孔装置、预裂***装置、瓦斯抽采装置和安全监测***，所述抽采巷顶部自下而上依次为煤层底板、煤储层和煤层顶板，所述煤层底板上交错布置若干***钻孔和冲孔钻孔，且所述***钻孔与相邻冲孔钻孔之间的距离为3-6m，所述水力冲孔装置的作业端伸入到冲孔钻孔内，所述预裂***装置的作业端伸入到***钻孔内，所述冲孔钻孔冲孔后以及***钻孔***后，所述瓦斯抽采装置的抽采端伸入到冲孔钻孔和***钻孔内；
所述水力冲孔装置包括钻探机、钻杆、钻头、高压注水泵和水煤气分离器，所述钻杆上端为出水口，下端为进水口，所述高压注水泵的出水口与钻杆进水口连接，钻杆下端与钻探机的动力输出端连接，钻杆上端伸入到冲孔钻孔内并与钻头固定连接，冲孔钻孔口处密封设有瓦斯粉尘敛集器，瓦斯粉尘敛集器通过管道与水煤气分离器入口连接；
所述预裂***装置包括***、引线和PVC管，所述***钻孔口处设有钢管，所述钢管与***钻孔之间密封填充有水泥砂浆，所述PVC管上端***到钢管中并伸入到***钻孔内部，PVC管上端填充有乳化***，在乳化***中沿轴向方向每隔1m设置有起爆***，PVC管在位于最后一个起爆***下方密封填充有炮泥，引线将起爆***串联后从PVC管下端伸出；
所述瓦斯抽采装置包括分支抽采管、总抽采管和瓦斯抽采设备，所述分支抽采管分别***到冲孔钻孔内，所述总抽采管将所有分支抽采管并联后与瓦斯抽采设备连接；
所述安全监测***包括检测模块、处理模块、采集模块、开关量输入输出模块和设置在所述分支抽采管上的管道阀门，所述检测模块用于对煤储层进行检测获取检测信号，并将所述检测信号输入至所述处理模块；
所述检测信号包括以下信号中的一种或多种：
气体流量、气体压力、气体温度、瓦斯气体浓度和一氧化碳气体浓度；
所述处理模块用于采用小波分析算法对所述检测信号进行降噪处理得到检测数据，并将所述检测数据和设定的安全隐患参数标准值范围进行比较，生成识别结果输入至所述开关量输入输出模块；
所述采集模块用于采集所述检测模块输出的所述检测信号，若所述检测信号为电压或电流信号，则对所述检测信号进行滤波、调整幅度、隔离和限制幅度处理后输入至所述处理模块；若所述检测信号为频率信号，则对所述检测信号进行滤波和隔离处理后输入至所述处理模块；
所述开关量输入输出模块用于根据所述识别结果生成控制信号输入至所述瓦斯抽采设备和/或所述分支抽采管上的管道阀门；
所述瓦斯抽采设备和/或所述分支抽采管上的管道阀门用于根据所述控制信号保持运行或停止运行。
进一步的，所述水煤气分离器包括收集器箱体、动力驱动机构、二级过滤机构和振动筛网机构；收集器箱体为一相对密闭空间，收集器箱体顶部右侧设有气水渣混合物入口，收集器箱体顶部左侧设有抽气口，收集器箱体右下底部从上到下依次设有煤渣出口和煤泥出口,收集器箱体左下底部设有出水口且出水口位于煤泥出口上方。
进一步的，所述振动筛网机构位于收集器箱体内上部，振动筛网机构包括第一不锈钢板和外型呈长方体结构的金属钢骨架，所述金属钢骨架左侧和右侧均通过刚性弹簧连接有三角骨架缓冲板，左侧和右侧的刚性弹簧沿前后方向均设有一排，两个三角骨架缓冲板分别固定在收集器箱体上部内壁的左侧和右侧且左侧的三角骨架缓冲板位于右侧的三角骨架缓冲板下方；金属钢骨架底部设有外型呈长方形的第一金属滤网，第一金属滤网右侧边沿紧邻金属钢骨架底面右侧边沿，第一金属滤网前侧边沿长度小于金属钢骨架底面前侧边沿，第一金属滤网上设有位于气水渣混合物入口正下方的第一橡胶缓冲板；第一不锈钢板位于第一金属滤网下方且第一不锈钢板与第一金属滤网平行设置，第一不锈钢板的前侧边沿和后侧边沿均固定在收集器箱体内壁上，第一不锈钢板的左侧边沿位于第一金属滤网左侧边沿的右侧；金属钢骨架底部左侧和右侧均转动连接有滚轮，两个滚轮均滚动连接在第一不锈钢板上表面；第一不锈钢板左侧边沿设有阻水挡板，第一不锈钢板上设有紧邻阻水挡板的通孔。
进一步的，所述动力驱动机构包括驱动电机和振动拉杆，驱动电机设置在收集器箱体内部，驱动电机主轴键连接有驱动盘，金属钢骨架上设有固定座，振动拉杆一端铰接在固定座上，振动拉杆另一端铰接在驱动盘的偏心。
进一步的，所述二级过滤机构包括第二金属滤网和两个阻煤挡板，第二金属滤网的前侧边沿和后侧边沿均固定在收集器箱体内壁上，第二金属滤网沿左右方向倾斜设置在第一不锈钢板下方且第二金属滤网的左侧边沿高于右侧边沿，第二金属滤网的右侧边沿紧邻煤渣出口下边沿；第二金属滤网左侧上表面设有第二橡胶缓冲板；两个阻煤挡板位于第一金属滤网与第二金属滤网之间，两个阻煤挡板前侧边沿和后侧边沿均固定在收集器箱体内壁上，两个阻煤挡板与收集器箱体内壁之间形成上大下小且上下通透的锥形下料筒，锥形下料筒的上端口紧邻第一金属滤网左侧边沿且位于第一金属滤网左侧边沿的正下方，锥形下料筒的下端口紧邻第二金属滤网且位于第二橡胶缓冲板的正上方。
进一步的，所述检测模块包括以下一种或多种传感器：
检测气体流量的流量传感器、检测气体压力的压力传感器、检测气体温度的温度传感器、检测瓦斯气体浓度的瓦斯传感器和检测一氧化碳气体浓度的一氧化碳传感器。
进一步的，还包括报警模块，所述报警模块用于根据所述识别结果生成报警信号。
进一步的，还包括显示模块和/或输入模块，所述显示模块用于显示所述降噪处理后的所述检测数据和所述识别结果；所述输入模块，用于将所述安全隐患参数标准值范围和控制所述瓦斯抽采设备和/或所述分支抽采管上的管道阀门保持运行或停止运行的第一控制命令输入至所述处理模块。
进一步的，还包括通信接口，所述通信接口用于将所述降噪处理后的所述检测数据和所述识别结果输入至上位机，并将所述上位机输入的控制所述瓦斯抽采设备和/或所述分支抽采管上的管道阀门保持运行或停止运行的第二控制命令输入至所述处理模块。
进一步的，还包括存储模块，所述存储模块用于存储所述安全隐患参数标准值范围和所述报警信号。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
(1)、本发明将钻孔预裂***与水力冲孔钻孔交叉布置，先实施预裂***，再对周围的钻孔进行水力冲孔，***可以使钻孔周围的煤体松动，产生裂缝与水力冲孔形成裂缝相互贯通，在煤层钻孔周围形成交叉裂隙网，起到对煤层裂隙网络改造的作用，裂缝进一步扩展，增加瓦斯流动通道，提高煤层透气性，促进瓦斯的解吸和排放，大幅度减少出现空白带；同时冲孔时，冲出大量煤屑，形成洞穴的周围煤体剧烈向孔道洞方向移动，发生煤体的膨胀变形和顶底板的相向位移，引起在冲孔一定影响范围内的地应力降低，煤层卸压，既消除了突出动力，又改变了突出煤层的性质，在采掘作业时起到了防治煤与瓦斯突出的作用，具有钻孔数量少、缩短瓦斯总抽采时间、抽采效率高、巷道掘进和采煤工作安全，采煤效率高等优点。
(2)、设置有安全监测***，通过对检测信号采用小波分析算法进行降噪处理，并将降噪处理后得到的检测数据和设定的安全隐患参数标准值范围进行比较，根据得到的识别结果对瓦斯抽采设备和/或分支抽采管上的管道阀门进行控制，由于降噪处理后得到的检测数据稳定性好，精度高，提高了对瓦斯抽采控制的安全性，能够有效的预防瓦斯事故的发生，有效地提高煤层透气性，提高瓦斯抽采效果，有效地降低抽采时间，最大限度降低瓦斯安全隐患。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中水煤气分离器的结构示意图；
图3为本发明中安全监测***的结构框图。
图中：1、收集器箱体，2、气水渣混合物入口，3、抽气口，4、出水口，5、煤渣出口，6、煤泥出口，7、第一不锈钢板，8、金属钢骨架，9、刚性弹簧，10、三角骨架缓冲板，11、第一金属滤网，12、第一橡胶缓冲板，13、滚轮，14、阻水挡板，15、通孔，16、驱动电机，17、振动拉杆，18、驱动盘，19、固定座，20、第二金属滤网，21、阻煤挡板，22、第二橡胶缓冲板，23、下料筒，24、毛刷板，25、毛刷，26、气压计，80、抽采巷，81、煤层底板，82、煤储层，83、煤层顶板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图3，本发明提供一种技术方案：一种钻孔内煤层的增透抽采***，包括均设在煤矿井下抽采巷80内的水力冲孔装置、预裂***装置、瓦斯抽采装置和安全监测***，所述抽采巷80顶部自下而上依次为煤层底板81、煤储层82和煤层顶板83，所述煤层底板81上交错布置若干***钻孔和冲孔钻孔，且所述***钻孔与相邻冲孔钻孔之间的距离为3-6m，所述水力冲孔装置的作业端伸入到冲孔钻孔内，所述预裂***装置的作业端伸入到***钻孔内，所述冲孔钻孔冲孔后以及***钻孔***后，所述瓦斯抽采装置的抽采端伸入到冲孔钻孔和***钻孔内；所述水力冲孔装置包括钻探机、钻杆、钻头、高压注水泵和水煤气分离器，所述钻杆上端为出水口，下端为进水口，所述高压注水泵的出水口与钻杆进水口连接，钻杆下端与钻探机的动力输出端连接，钻杆上端伸入到冲孔钻孔内并与钻头固定连接，冲孔钻孔口处密封设有瓦斯粉尘敛集器，瓦斯粉尘敛集器通过管道与水煤气分离器入口连接；所述预裂***装置包括***、引线和PVC管，所述***钻孔口处设有钢管，所述钢管与***钻孔之间密封填充有水泥砂浆，所述PVC管上端***到钢管中并伸入到***钻孔内部，PVC管上端填充有乳化***，在乳化***中沿轴向方向每隔1m设置有起爆***，PVC管在位于最后一个起爆***下方密封填充有炮泥，引线将起爆***串联后从PVC管下端伸出；所述瓦斯抽采装置包括分支抽采管、总抽采管和瓦斯抽采设备，所述分支抽采管分别***到冲孔钻孔内，所述总抽采管将所有分支抽采管并联后与瓦斯抽采设备连接。
上述瓦斯抽采设备和瓦斯粉尘敛集器为现有技术。
安全监测***包括检测模块、处理模块、采集模块、开关量输入输出模块和设置在所述分支抽采管上的管道阀门，所述检测模块用于对煤储层进行检测获取检测信号，并将所述检测信号输入至所述处理模块；所述检测信号包括以下信号中的一种或多种：气体流量、气体压力、气体温度、瓦斯气体浓度和一氧化碳气体浓度；所述处理模块用于采用小波分析算法对所述检测信号进行降噪处理得到检测数据，并将所述检测数据和设定的安全隐患参数标准值范围进行比较，生成识别结果输入至所述开关量输入输出模块；所述采集模块用于采集所述检测模块输出的所述检测信号，若所述检测信号为电压或电流信号，则对所述检测信号进行滤波、调整幅度、隔离和限制幅度处理后输入至所述处理模块；若所述检测信号为频率信号，则对所述检测信号进行滤波和隔离处理后输入至所述处理模块；所述开关量输入输出模块用于根据所述识别结果生成控制信号输入至所述瓦斯抽采设备和/或所述分支抽采管上的管道阀门；所述瓦斯抽采设备和/或所述分支抽采管上的管道阀门用于根据所述控制信号保持运行或停止运行。
在本实施例中，所述水煤气分离器包括收集器箱体1、动力驱动机构、二级过滤机构和振动筛网机构；收集器箱体1为一相对密闭空间，收集器箱体1顶部右侧设有气水渣混合物入口2，收集器箱体1顶部左侧设有抽气口3，收集器箱体1右下底部从上到下依次设有煤渣出口5和煤泥出口6,收集器箱体1左下底部设有出水口4且出水口4位于煤泥出口6上方。
在本实施例中，所述振动筛网机构位于收集器箱体1内上部，振动筛网机构包括第一不锈钢板7和外型呈长方体结构的金属钢骨架8，所述金属钢骨架8左侧和右侧均通过刚性弹簧9连接有三角骨架缓冲板10，左侧和右侧的刚性弹簧9沿前后方向均设有一排，两个三角骨架缓冲板10分别固定在收集器箱体1上部内壁的左侧和右侧且左侧的三角骨架缓冲板10位于右侧的三角骨架缓冲板10下方；金属钢骨架8底部设有外型呈长方形的第一金属滤网11，第一金属滤网11右侧边沿紧邻金属钢骨架8底面右侧边沿，第一金属滤网11前侧边沿长度小于金属钢骨架8底面前侧边沿，第一金属滤网11上设有位于气水渣混合物入口2正下方的第一橡胶缓冲板12；第一不锈钢板位7于第一金属滤网11下方且第一不锈钢板7与第一金属滤网11平行设置，第一不锈钢板7的前侧边沿和后侧边沿均固定在收集器箱体1内壁上，第一不锈钢板7的左侧边沿位于第一金属滤网11左侧边沿的右侧；金属钢骨架8底部左侧和右侧均转动连接有滚轮13，两个滚轮13均滚动连接在第一不锈钢板7上表面；第一不锈钢板7左侧边沿设有阻水挡板14，第一不锈钢板7上设有紧邻阻水挡板14的通孔15。
在本实施例中，所述动力驱动机构包括驱动电机16和振动拉杆17，驱动电机16设置在收集器箱体1内部，驱动电机16主轴键连接有驱动盘18，金属钢骨架8上设有固定座19，振动拉杆17一端铰接在固定座19上，振动拉杆17另一端铰接在驱动盘18的偏心。
在本实施例中，所述二级过滤机构包括第二金属滤网20和两个阻煤挡板21，第二金属滤网20的前侧边沿和后侧边沿均固定在收集器箱体1内壁上，第二金属滤网20沿左右方向倾斜设置在第一不锈钢板7下方且第二金属滤网20的左侧边沿高于右侧边沿，第二金属滤网20的右侧边沿紧邻煤渣出口5下边沿；第二金属滤网20左侧上表面设有第二橡胶缓冲板22；两个阻煤挡板21位于第一金属滤网11与第二金属滤网20之间，两个阻煤挡板21前侧边沿和后侧边沿均固定在收集器箱体1内壁上，两个阻煤挡板21与收集器箱体1内壁之间形成上大下小且上下通透的锥形下料筒23，锥形下料筒23的上端口紧邻第一金属滤网11左侧边沿且位于第一金属滤网11左侧边沿的正下方，锥形下料筒23的下端口紧邻第二金属滤网20且位于第二橡胶缓冲板22的正上方。
在本实施例中，所述金属钢骨架8底部设有位于通孔15右侧的毛刷板24，毛刷板24设有毛刷25，毛刷25与第一不锈钢板7上表面接触。
在本实施例中，所述抽气口3处设有气压计26。
在本实施例中，所述检测模块包括以下一种或多种传感器：
检测气体流量的流量传感器、检测气体压力的压力传感器、检测气体温度的温度传感器、检测瓦斯气体浓度的瓦斯传感器和检测一氧化碳气体浓度的一氧化碳传感器。
具体的，流量传感器可以设置在矿井通道内，用于检测矿井通道内部的气体流量，和/或设置在瓦斯抽采管道中，用于检测瓦斯抽采管道中的气体流量；压力传感器可以设置在矿井通道内，用于检测矿井通道内部的气体压力，和/或设置在瓦斯抽采管道中，用于检测瓦斯抽采管道中的气体压力；温度传感器可以设置在矿井通道内，用于检测矿井通道内部的温度，和/或设置在瓦斯抽采管道中或管道周围，用于检测瓦斯抽采管道中的温度或环境温度；瓦斯传感器可以设置在矿井通道内，用于检测矿井通道内部的瓦斯气体流浓度，和/或设置在瓦斯抽采管道中，用于检测瓦斯抽采管道中的瓦斯气体浓度；一氧化碳传感器可以设置在矿井中的胶带运输机上，用于检测胶带着火时生成的一氧化碳气体浓度，和/或设置在矿井通道内，用于检测矿井通道内部的一氧化碳气体浓度，和/或设置在瓦斯抽采管道中，用于检测瓦斯抽采管道中的一氧化碳气体浓度。
在本实施例中，还包括报警模块，所述报警模块用于根据所述识别结果生成报警信号。
具体的，报警模块与处理模块电连接。报警模块具体可以为音频报警设备或灯光报警设备，当接收到处理模块输入的停止运行的识别结果时，生成报警信号，以声音或灯光的形式进行报警，用于提示操作人员当前矿井下存在安全隐患，以便于及时排除安全隐患。
在本实施例中，还包括显示模块和/或输入模块，所述显示模块用于显示所述降噪处理后的所述检测数据和所述识别结果；所述输入模块，用于将所述安全隐患参数标准值范围和控制所述瓦斯抽采设备和/或所述分支抽采管上的管道阀门保持运行或停止运行的第一控制命令输入至所述处理模块。
具体的，显示模块和输入模块分别与处理模块电连接。显示模块具体可以为现有的各种显示屏，例如薄膜晶体管(Thin Film Transistor，简称TFT)液晶显示屏，用于接收处理模块输入的降噪处理后的检测数据和识别结果并显示。输入模块具体可以为键盘等输入装置，用于将安全隐患参数标准值范围输入至处理模块，将控制瓦斯抽采设备和/或瓦斯抽采管道阀门保持运行或停止运行的第一控制命令输入至处理模块，实现对瓦斯抽采设备和/或瓦斯抽采管道阀门运行状态的实时控制。
在本实施例中，还包括通信接口，所述通信接口用于将所述降噪处理后的所述检测数据和所述识别结果输入至上位机，并将所述上位机输入的控制所述瓦斯抽采设备和/或所述分支抽采管上的管道阀门保持运行或停止运行的第二控制命令输入至所述处理模块。
具体的，通信接口分别与上位机和处理模块电连接。通信接口采用RS485串行总线标准，具体可以为完全集成式隔离数据收发器，例如数据收发器ADM2587，用于将处理模块输入的降噪处理后的检测数据和识别结果输入至上位机，并将上位机输入的控制瓦斯抽采设备和/或瓦斯抽采管道阀门保持运行或停止运行的第二控制命令输入至处理模块，实现对瓦斯抽采设备和/或瓦斯抽采管道阀门运行状态的远程控制。
在本实施例中，还包括存储模块，所述存储模块用于存储所述安全隐患参数标准值范围和所述报警信号。
具体的，存储模块与处理模块电连接。存储模块具体可以为可电擦除的可编程序的只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM)，用于接收处理模块输入的安全隐患参数标准值范围和报警信号并存储。EEPROM具有掉电数据不丢失的功能，可以很好的实现安全隐患参数标准值范围和报警信号的安全存储。
另外，为了提高处理模块运行过程的可靠性，可采用现有的隔爆电源为处理模块供电，隔爆电源可根据处理模块所需的工作电压或电流来选用适当的型号。
检测模块可根据技术人员的经验设置在矿井下的适当位置，用于检测待测空间中的安全隐患参数(包括以下参数中的一种或多种：气体流量、气体压力、气体温度、瓦斯气体浓度和一氧化碳气体浓度)，并将检测到的非电量的安全隐患参数转换为电量的检测信号(包括电压格式的信号、电流格式的信号和频率格式的信号)输入至处理模块；处理模块通过模数转换通道接收检测模块输入的电压格式和电流格式的检测信号，并转化为数字量的检测信号，通过频率捕捉通道接收检测模块输入的频率格式的检测信号，并对接收进来的检测信号进行降噪处理，具体可以采用现有的各种降噪方法，例如小波分析算法，对检测信号进行降噪处理，提取降噪处理后的信号的特征值，得到检测数据，并将检测数据和设定的安全隐患参数标准值范围进行比较，若检测数据在设定的安全隐患参数标准值范围内，则生成保持运行的识别结果输入至开关量输入输出模块，若检测数据不在设定的安全隐患参数标准值范围内，则生成停止运行的识别结果输入至开关量输入输出模块；处理模块具体可以为中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)，例如基于ARM920T内核的16位或32位RISC微处理器S3C2440A；开关量输入输出模块通过光电隔离电路与处理模块电连接；开关量输入输出模块根据处理模块输入的保持运行的识别结果，生成控制信号“1”输入至瓦斯抽采设备和/或瓦斯抽采管道阀门，瓦斯抽采设备和/或瓦斯抽采管道阀门根据接收到的控制信号“1”保持运行；开关量输入输出模块根据处理模块输入的停止运行的识别结果，生成控制信号“0”输入至瓦斯抽采涉笔和/或瓦斯抽采管道阀门，瓦斯抽采涉笔和/或瓦斯抽采管道阀门根据接收到的控制信号“0”停止运行；瓦斯抽采设备、瓦斯抽采管道阀门分别设置在瓦斯抽采管道中，用于控制瓦斯的抽采。
小波分析算法，源于对傅里叶Fourier算法的改进，是一种信号的时间－频率分析方法。与传统的滤波方法相比较，小波分析在时域和频域都具有良好的局部化分析特点，它具有处理局部或暂态信号的能力，能有效地从信号中提取信息。
终上所述，本发明将钻孔预裂***与水力冲孔钻孔交叉布置，先实施预裂***，再对周围的钻孔进行水力冲孔，***可以使钻孔周围的煤体松动，产生裂缝与水力冲孔形成裂缝相互贯通，在煤层钻孔周围形成交叉裂隙网，起到对煤层裂隙网络改造的作用，裂缝进一步扩展，增加瓦斯流动通道，提高煤层透气性，促进瓦斯的解吸和排放，大幅度减少出现空白带；同时冲孔时，冲出大量煤屑，形成洞穴的周围煤体剧烈向孔道洞方向移动，发生煤体的膨胀变形和顶底板的相向位移，引起在冲孔一定影响范围内的地应力降低，煤层卸压，既消除了突出动力，又改变了突出煤层的性质，在采掘作业时起到了防治煤与瓦斯突出的作用，具有钻孔数量少、缩短瓦斯总抽采时间、抽采效率高、巷道掘进和采煤工作安全，采煤效率高等优点。设置有安全监测***，通过对检测信号采用小波分析算法进行降噪处理，并将降噪处理后得到的检测数据和设定的安全隐患参数标准值范围进行比较，根据得到的识别结果对瓦斯抽采设备和/或分支抽采管上的管道阀门进行控制，由于降噪处理后得到的检测数据稳定性好，精度高，提高了对瓦斯抽采控制的安全性，能够有效的预防瓦斯事故的发生，有效地提高煤层透气性，提高瓦斯抽采效果，有效地降低抽采时间，最大限度降低瓦斯安全隐患。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钻孔内煤层的增透抽采***，其特征在于：包括均设在煤矿井下抽采巷内的水力冲孔装置、预裂***装置、瓦斯抽采装置和安全监测***，所述抽采巷顶部自下而上依次为煤层底板、煤储层和煤层顶板，所述煤层底板上交错布置若干***钻孔和冲孔钻孔，且所述***钻孔与相邻冲孔钻孔之间的距离为3-6m，所述水力冲孔装置的作业端伸入到冲孔钻孔内，所述预裂***装置的作业端伸入到***钻孔内，所述冲孔钻孔冲孔后以及***钻孔***后，所述瓦斯抽采装置的抽采端伸入到冲孔钻孔和***钻孔内；
所述水力冲孔装置包括钻探机、钻杆、钻头、高压注水泵和水煤气分离器，所述钻杆上端为出水口，下端为进水口，所述高压注水泵的出水口与钻杆进水口连接，钻杆下端与钻探机的动力输出端连接，钻杆上端伸入到冲孔钻孔内并与钻头固定连接，冲孔钻孔口处密封设有瓦斯粉尘敛集器，瓦斯粉尘敛集器通过管道与水煤气分离器入口连接；
所述预裂***装置包括***、引线和PVC管，所述***钻孔口处设有钢管，所述钢管与***钻孔之间密封填充有水泥砂浆，所述PVC管上端***到钢管中并伸入到***钻孔内部，PVC管上端填充有乳化***，在乳化***中沿轴向方向每隔1m设置有起爆***，PVC管在位于最后一个起爆***下方密封填充有炮泥，引线将起爆***串联后从PVC管下端伸出；
所述瓦斯抽采装置包括分支抽采管、总抽采管和瓦斯抽采设备，所述分支抽采管分别***到冲孔钻孔内，所述总抽采管将所有分支抽采管并联后与瓦斯抽采设备连接；
所述安全监测***包括检测模块、处理模块、采集模块、开关量输入输出模块和设置在所述分支抽采管上的管道阀门，所述检测模块用于对煤储层进行检测获取检测信号，并将所述检测信号输入至所述处理模块；
所述检测信号包括以下信号中的一种或多种：
气体流量、气体压力、气体温度、瓦斯气体浓度和一氧化碳气体浓度；
所述处理模块用于采用小波分析算法对所述检测信号进行降噪处理得到检测数据，并将所述检测数据和设定的安全隐患参数标准值范围进行比较，生成识别结果输入至所述开关量输入输出模块；
所述采集模块用于采集所述检测模块输出的所述检测信号，若所述检测信号为电压或电流信号，则对所述检测信号进行滤波、调整幅度、隔离和限制幅度处理后输入至所述处理模块；若所述检测信号为频率信号，则对所述检测信号进行滤波和隔离处理后输入至所述处理模块；
所述开关量输入输出模块用于根据所述识别结果生成控制信号输入至所述瓦斯抽采设备和/或所述分支抽采管上的管道阀门；
所述瓦斯抽采设备和/或所述分支抽采管上的管道阀门用于根据所述控制信号保持运行或停止运行。
2.根据权利要求1所述的一种钻孔内煤层的增透抽采***，其特征在于：所述水煤气分离器包括收集器箱体、动力驱动机构、二级过滤机构和振动筛网机构；收集器箱体为一相对密闭空间，收集器箱体顶部右侧设有气水渣混合物入口，收集器箱体顶部左侧设有抽气口，收集器箱体右下底部从上到下依次设有煤渣出口和煤泥出口,收集器箱体左下底部设有出水口且出水口位于煤泥出口上方。
3.根据权利要求2所述的一种钻孔内煤层的增透抽采***，其特征在于：所述振动筛网机构位于收集器箱体内上部，振动筛网机构包括第一不锈钢板和外型呈长方体结构的金属钢骨架，所述金属钢骨架左侧和右侧均通过刚性弹簧连接有三角骨架缓冲板，左侧和右侧的刚性弹簧沿前后方向均设有一排，两个三角骨架缓冲板分别固定在收集器箱体上部内壁的左侧和右侧且左侧的三角骨架缓冲板位于右侧的三角骨架缓冲板下方；金属钢骨架底部设有外型呈长方形的第一金属滤网，第一金属滤网右侧边沿紧邻金属钢骨架底面右侧边沿，第一金属滤网前侧边沿长度小于金属钢骨架底面前侧边沿，第一金属滤网上设有位于气水渣混合物入口正下方的第一橡胶缓冲板；第一不锈钢板位于第一金属滤网下方且第一不锈钢板与第一金属滤网平行设置，第一不锈钢板的前侧边沿和后侧边沿均固定在收集器箱体内壁上，第一不锈钢板的左侧边沿位于第一金属滤网左侧边沿的右侧；金属钢骨架底部左侧和右侧均转动连接有滚轮，两个滚轮均滚动连接在第一不锈钢板上表面；第一不锈钢板左侧边沿设有阻水挡板，第一不锈钢板上设有紧邻阻水挡板的通孔。
4.根据权利要求3所述的一种钻孔内煤层的增透抽采***，其特征在于：所述动力驱动机构包括驱动电机和振动拉杆，驱动电机设置在收集器箱体内部，驱动电机主轴键连接有驱动盘，金属钢骨架上设有固定座，振动拉杆一端铰接在固定座上，振动拉杆另一端铰接在驱动盘的偏心。
5.根据权利要求4所述的一种钻孔内煤层的增透抽采***，其特征在于：所述二级过滤机构包括第二金属滤网和两个阻煤挡板，第二金属滤网的前侧边沿和后侧边沿均固定在收集器箱体内壁上，第二金属滤网沿左右方向倾斜设置在第一不锈钢板下方且第二金属滤网的左侧边沿高于右侧边沿，第二金属滤网的右侧边沿紧邻煤渣出口下边沿；第二金属滤网左侧上表面设有第二橡胶缓冲板；两个阻煤挡板位于第一金属滤网与第二金属滤网之间，两个阻煤挡板前侧边沿和后侧边沿均固定在收集器箱体内壁上，两个阻煤挡板与收集器箱体内壁之间形成上大下小且上下通透的锥形下料筒，锥形下料筒的上端口紧邻第一金属滤网左侧边沿且位于第一金属滤网左侧边沿的正下方，锥形下料筒的下端口紧邻第二金属滤网且位于第二橡胶缓冲板的正上方。
6.根据权利要求1所述的一种钻孔内煤层的增透抽采***，其特征在于：所述检测模块包括以下一种或多种传感器：
检测气体流量的流量传感器、检测气体压力的压力传感器、检测气体温度的温度传感器、检测瓦斯气体浓度的瓦斯传感器和检测一氧化碳气体浓度的一氧化碳传感器。
7.根据权利要求1所述的一种钻孔内煤层的增透抽采***，其特征在于：还包括报警模块，所述报警模块用于根据所述识别结果生成报警信号。
8.根据权利要求1所述的一种钻孔内煤层的增透抽采***，其特征在于：还包括显示模块和/或输入模块，所述显示模块用于显示所述降噪处理后的所述检测数据和所述识别结果；所述输入模块，用于将所述安全隐患参数标准值范围和控制所述瓦斯抽采设备和/或所述分支抽采管上的管道阀门保持运行或停止运行的第一控制命令输入至所述处理模块。
9.根据权利要求1所述的一种钻孔内煤层的增透抽采***，其特征在于：还包括通信接口，所述通信接口用于将所述降噪处理后的所述检测数据和所述识别结果输入至上位机，并将所述上位机输入的控制所述瓦斯抽采设备和/或所述分支抽采管上的管道阀门保持运行或停止运行的第二控制命令输入至所述处理模块。
10.根据权利要求7所述的一种钻孔内煤层的增透抽采***，其特征在于：还包括存储模块，所述存储模块用于存储所述安全隐患参数标准值范围和所述报警信号。
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