【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及煤礦瓦斯強(qiáng)化抽采增透，具體為瓦斯鉆孔防噴增抽系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
1、煤層氣(瓦斯)是在煤炭開采中形成的伴生氣體，難溶于水，不助燃也不能維持呼吸，達(dá)到一定濃度時(shí)，能使人因缺氧而窒息，瓦斯與空氣混合成一定濃度后，遇火能燃燒、爆炸，煤礦開采過程中，受到應(yīng)力減少的影響，煤層中賦存的瓦斯會(huì)被釋放出來，伴隨著煤礦開采深度的加深，瓦斯涌出量也在不斷增加，增加了瓦斯爆炸等安全事故的發(fā)生率，給煤礦安全生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重的威脅。
2、煤層增抽技術(shù)是伴隨著防噴式煤礦井的開采而提出的，主要水力化措施的方法包括水力壓裂、水力割縫、高壓水射流鉆孔技術(shù)，其中水力壓裂是將高壓水注入到煤層中，使原生煤裂隙張開、擴(kuò)展、延伸至相互貫通，將吸附態(tài)瓦斯變成游離態(tài)瓦斯，提高瓦斯流動(dòng)效率，實(shí)現(xiàn)瓦斯的增透抽采；礦井瓦斯抽采都是按照標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行施工，而礦井的工作面環(huán)境復(fù)雜抽采條件各不相同，現(xiàn)有的抽采設(shè)備和抽采方法并不能適用于所有礦井工作面，因此設(shè)計(jì)一種可以適用于不同礦井環(huán)境的瓦斯增透抽采方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供了瓦斯鉆孔防噴增抽系統(tǒng)及方法，解決了上述
技術(shù)介紹
中提出的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本專利技術(shù)通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：瓦斯鉆孔防噴增抽系統(tǒng)，包括分析單元、數(shù)據(jù)庫、濃度模塊、定位模塊、壓力模塊、平移裝置和移動(dòng)終端，所述分析單元的端口分別與數(shù)據(jù)庫、壓力模塊、平移裝置和移動(dòng)終端建立數(shù)據(jù)連接，所述濃度模塊的輸出端與分析單元的
3、所述壓力模塊設(shè)置于瓦斯防噴鉆孔的孔口處，瓦斯防噴鉆孔為水平鉆孔，所述平移裝置安裝于壓力模塊頂部，所述平移裝置的可伸縮末端穿過壓力模塊并延伸至瓦斯防噴鉆孔內(nèi)部，所述分析單元發(fā)送壓力指令至壓力模塊，所述壓力單元根據(jù)壓力指令改變瓦斯防噴鉆孔內(nèi)的水壓，所述定位模塊安裝于壓力模塊側(cè)面，定位模塊獲取壓力模塊所在瓦斯防噴鉆孔的位置信息并傳輸至分析單元，所述濃度模塊固定在平移裝置位于瓦斯防噴鉆孔內(nèi)部的可伸縮末端，濃度模塊獲取瓦斯防噴鉆孔內(nèi)部的瓦斯?jié)舛炔鬏斨练治鰡卧?/p>
4、所述移動(dòng)終端用于向分析單元上傳每個(gè)瓦斯防噴鉆孔的開孔方向和開孔深度，移動(dòng)終端用于從分析單元下載新增孔位坐標(biāo)和關(guān)閉孔位坐標(biāo)，所述平移裝置的固定長度為l1，平移裝置的可伸縮末端的長度范圍為[0，l2]，l2的長度小于等于l1，可伸縮末端的長度為0時(shí)，代表可伸縮末端安全收縮進(jìn)入固定長度l1內(nèi)部。
5、瓦斯鉆孔防噴增抽方法，基于分析單元、數(shù)據(jù)庫、濃度模塊、定位模塊、壓力模塊、平移裝置和移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)，具體包括以下步驟：
6、步驟1：建立數(shù)字模型，所述定位模塊將位置信息傳輸至分析單元，操作人員使用移動(dòng)終端將每個(gè)瓦斯防噴鉆孔的開孔方向與開孔深度傳輸至分析單元，所述分析單元根據(jù)位置信息執(zhí)行空間定位程序建立數(shù)字模型，數(shù)字模型包括空間坐標(biāo)系、坐標(biāo)點(diǎn)和線段，所述空間坐標(biāo)系包括x軸、y軸和z軸，平移裝置固定長度l1和可伸縮末端的最大長度l2的長度總和小于開孔深度的長度，分析單元將數(shù)字模型轉(zhuǎn)存至數(shù)據(jù)庫，便于后續(xù)處理分析時(shí)讀取；
7、步驟2：建立流動(dòng)模型，所述分析單元執(zhí)行流動(dòng)分析程序建立流動(dòng)模型，分析單元將流動(dòng)模型轉(zhuǎn)存至數(shù)據(jù)庫，便于后續(xù)處理分析時(shí)讀取，基于流動(dòng)模型分析瓦斯的分布情況，通過建立數(shù)字模型和流動(dòng)模型，可以將礦井工作面防噴鉆孔內(nèi)的瓦斯分布情況進(jìn)行量化，方便查看與分析，為增減反饋程序提供數(shù)據(jù)參照；
8、步驟3：分析增減孔位，所述分析單元根據(jù)流動(dòng)模型循環(huán)執(zhí)行增減反饋程序生成新增孔位坐標(biāo)和關(guān)閉孔位坐標(biāo)，新增孔位坐標(biāo)包括新增孔位的位置信息、新增孔位的開孔方向和新增孔位的開孔深度，通過不斷的生成新增空位坐標(biāo)和關(guān)閉空位坐標(biāo)，可以實(shí)現(xiàn)增透抽采與瓦斯分布環(huán)境相匹配，擴(kuò)大瓦斯增透抽采的適用范圍；
9、步驟4：施工調(diào)整瓦斯防噴鉆孔，分析單元將新增孔位坐標(biāo)和關(guān)閉孔位坐標(biāo)傳輸至移動(dòng)終端供操作人員查看，操作人員根據(jù)新增孔位坐標(biāo)開設(shè)新增鉆孔，在新增鉆孔安裝壓力模塊、平移裝置和定位模塊，操作人員根據(jù)關(guān)閉孔位坐標(biāo)將對應(yīng)的瓦斯防噴鉆孔封閉，拆卸封閉的瓦斯防噴鉆孔上對應(yīng)的的壓力模塊、平移裝置和定位模塊；
10、所述流動(dòng)分析程序具體包括以下步驟：
11、步驟21：所述分析單元隨機(jī)發(fā)送壓力指令至任意一個(gè)的壓力模塊，所述壓力模塊增加對應(yīng)的瓦斯防噴鉆孔內(nèi)的水壓，分析單元將水壓提高的瓦斯防噴鉆孔在數(shù)字模型中標(biāo)記為施壓點(diǎn)；
12、步驟22：分析單元發(fā)送伸縮指令至除施壓點(diǎn)以外所有的平移裝置，所述平移裝置的可伸縮末端在瓦斯防噴鉆孔內(nèi)部以移動(dòng)速度v1進(jìn)行水平往復(fù)移動(dòng)，可伸縮末端帶動(dòng)對應(yīng)的濃度模塊在瓦斯防噴鉆孔內(nèi)部同步水平往復(fù)移動(dòng)，濃度模塊每隔標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間t1獲取一次瓦斯防噴鉆孔內(nèi)部的瓦斯?jié)舛炔鬏斨练治鰡卧?/p>
13、步驟23：分析單元根據(jù)公式計(jì)算每個(gè)瓦斯防噴鉆孔內(nèi)部瓦斯?jié)舛鹊牟杉c(diǎn)數(shù)量p，分析單元根據(jù)每個(gè)采集點(diǎn)數(shù)量p在數(shù)字模型中對應(yīng)的線段上標(biāo)記采集點(diǎn)，分析單元以坐標(biāo)點(diǎn)為起始，按照正整數(shù)順序依次標(biāo)記采集點(diǎn)的編號j，j的范圍為0＜j≤p，所述濃度模塊平移經(jīng)過采集點(diǎn)時(shí)獲取一次瓦斯?jié)舛炔⑴c采集點(diǎn)長度jl一同傳輸至分析單元，采集點(diǎn)長度表示為
14、
15、步驟24：分析單元根據(jù)接收的瓦斯?jié)舛群筒杉c(diǎn)長度jl將瓦斯?jié)舛荣x值到數(shù)字模型中對應(yīng)的線段中；
16、步驟25：分析單元重復(fù)步驟24的賦值操作直至所有瓦斯防噴鉆孔的所有采集點(diǎn)全部完成一次瓦斯?jié)舛炔杉瑵舛饶K獲取的瓦斯?jié)舛染劫x值到數(shù)字模型的線段中；
17、步驟26：分析單元從數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)字模型，分析單元將數(shù)字模型中同一線段上相鄰的采集點(diǎn)之間瓦斯?jié)舛炔钕鄿p得到每個(gè)采集點(diǎn)之間的瓦斯?jié)舛炔睿治鰡卧鶕?jù)采集點(diǎn)之間的瓦斯?jié)舛炔顦?biāo)記第一流動(dòng)箭頭，當(dāng)瓦斯?jié)舛炔畲笥诘扔诹銜r(shí)，第一流動(dòng)箭頭由減數(shù)指向被減數(shù)，當(dāng)瓦斯?jié)舛炔钚∮诹銜r(shí)，第一流動(dòng)箭頭由被減數(shù)指向減數(shù)；
18、步驟27：分析單元將數(shù)字模型中同一線段上所有采集點(diǎn)的瓦斯?jié)舛认嗉拥玫矫總€(gè)線段的坐標(biāo)濃度，分析單元將數(shù)字模型中距離相近的線段坐標(biāo)濃度相減得到坐標(biāo)濃度差，分析單元根據(jù)線段之間的坐標(biāo)濃度差標(biāo)記第二流動(dòng)箭頭，當(dāng)坐標(biāo)濃度差大于等于零時(shí)，第二流動(dòng)箭頭由減數(shù)指向被減數(shù)，當(dāng)坐標(biāo)濃度差小于零時(shí)，第二流動(dòng)箭頭由被減數(shù)指向減數(shù)；
19、步驟28：分析單元將第一流動(dòng)箭頭和第二流動(dòng)箭頭輸入數(shù)字模型中獲得流動(dòng)模型。
20、進(jìn)一步地，所述空間定位程序具體包括以下步驟：
21、步驟101：所述分析單元將所有位置信息拆分為x軸、y軸和z軸三個(gè)方向坐標(biāo)值，分析單元將所有x軸坐標(biāo)值相加再除以定位模塊的數(shù)量得到x軸的坐標(biāo)平均值，所有y軸坐標(biāo)值相加再除以定位模塊的數(shù)量得到y(tǒng)軸的坐標(biāo)平均值，所有z軸坐標(biāo)值相加再除以定位模塊的數(shù)量得到z軸的坐標(biāo)平均值，分析單元將x軸的坐標(biāo)平均值、y軸的坐標(biāo)平均值和z軸的坐標(biāo)平均值組合成原點(diǎn)，分析單元基于原本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.瓦斯鉆孔防噴增抽系統(tǒng)，其特征在于：包括分析單元、數(shù)據(jù)庫、濃度模塊、定位模塊、壓力模塊、平移裝置和移動(dòng)終端，所述分析單元的端口分別與數(shù)據(jù)庫、壓力模塊、平移裝置和移動(dòng)終端建立數(shù)據(jù)連接，所述濃度模塊的輸出端與分析單元的輸入端連接，所述定位模塊的輸出端與分析單元的輸入端連接；
2.瓦斯鉆孔防噴增抽方法，其特征在于，應(yīng)用于權(quán)利要求1所述的瓦斯鉆孔防噴增抽系統(tǒng)，包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的瓦斯鉆孔防噴增抽方法，其特征在于，空間定位程序具體包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的瓦斯鉆孔防噴增抽方法，其特征在于，移動(dòng)速度v1和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間t1通過以下步驟獲得：
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的瓦斯鉆孔防噴增抽方法，其特征在于，增減反饋程序具體包括以下步驟：
【技術(shù)特征摘要】
1.瓦斯鉆孔防噴增抽系統(tǒng)，其特征在于：包括分析單元、數(shù)據(jù)庫、濃度模塊、定位模塊、壓力模塊、平移裝置和移動(dòng)終端，所述分析單元的端口分別與數(shù)據(jù)庫、壓力模塊、平移裝置和移動(dòng)終端建立數(shù)據(jù)連接，所述濃度模塊的輸出端與分析單元的輸入端連接，所述定位模塊的輸出端與分析單元的輸入端連接；
2.瓦斯鉆孔防噴增抽方法，其特征在于，應(yīng)用于權(quán)利要求1所述的瓦斯鉆...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李磊，施峰，龍瑤，劉吉波，龍坤，郭壽松，
申請(專利權(quán))人：貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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