一种煤矿瓦斯抽采控制系统及控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种煤矿瓦斯抽采控制系统及控制方法，每个抽采分支管上均串联设置有一个分支管瓦斯检测器，每个抽采支管上均串联一个支管瓦斯检测器，抽采主管上串联有所述主管瓦斯检测器，每个采矿区域的各个抽采分支管并联后接入对应的抽采支管，不同区域的抽采支管并联后接入抽采主管，每个抽采分支管上还设置有分支电控阀，每个抽采支管上也设置有一个支管电控阀，瓦斯抽放泵与所述抽采主管串联，本发明从不同角度进行抽放控制，能够充分保证瓦斯抽放安全的条件下，完全根据各个管道的瓦斯量进行任意实时调节，本发明设置了均压阀门，能够提高瓦斯浓度的检测精度，提高瓦斯抽采控制的精度，更加保证煤矿开采的安全性。
【专利说明】
一种煤矿瓦斯抽采控制系统及控制方法
技术领域
[0001]本发明属于瓦斯抽放技术领域，尤其是涉及一种煤矿瓦斯抽采控制系统及控制方法。
【背景技术】
[0002]我国高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井比例高达51%，由于受开采层的采动影响，大量瓦斯涌向采空区，造成上隅角瓦斯超限，严重影响矿井正常开采。针对采空区残存瓦斯积聚问题引起的安全隐患。因此，瓦斯抽采对于煤矿开采来说，相当重要，其好坏直接影响着煤矿开采的安全性和稳定性。目前，煤层气高效抽采控制技术采用现代自动化领域先进控制技术，通过智能化调整、自校正和自适应算法对瓦斯抽采管路电动阀门的开度进行调节，从而控制抽采流量，实现煤层气抽采量的智能控制。在地面栗站的瓦斯抽采管道支路上安装检测传感器和电动调节阀，通过PLC监控分站对电动阀门进行调节和控制。
[0003]但是，目前的瓦斯抽采控制虽然已经开始逐步进行智能化控制阶段，但是，其仅仅能够实现阀门的自动启闭，并不能在保证瓦斯抽放安全的条件下，完全根据各个管道的瓦斯量进行任意实时调节，因此，需要研制一种能够保证抽放彻底而又能够节约抽采功率、提高抽采效率的瓦斯抽采控制系统，以便满足现代智能瓦斯抽采的需要。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有的技术问题，提供一种煤矿瓦斯抽采控制系统及抽采控制方法，其从不同角度进行抽放控制，能够充分保证瓦斯抽放安全的条件下，完全根据各个管道的瓦斯量进行任意实时调节。
[0005]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:一种煤矿瓦斯抽采控制系统，其特征在于，其包括瓦斯抽采栗、抽采主管、抽采支管、抽采分支管、分支管瓦斯检测器、支管瓦斯检测器、主管瓦斯检测器和控制器，其中，每个所述抽采分支管上均串联设置有一个所述分支管瓦斯检测器，每个所述抽采支管上均串联一个支管瓦斯检测器，所述抽采主管上串联有所述主管瓦斯检测器，每个采矿区域的各个所述抽采分支管并联后接入对应的所述抽采支管，不同区域的抽采支管并联后接入所述抽采主管，每个抽采分支管上还设置有分支电控阀，每个抽采支管上也设置有一个支管电控阀，所述瓦斯抽放栗与所述抽采主管串联，所述分支管瓦斯检测器、支管瓦斯检测器、主管瓦斯检测器、分支电控阀和支管电控阀均与所述控制器连接。
[0006]进一步，作为优选，本发明还包括数据存储器，所述数据存储器存储有与各个抽采分支管和抽采支管内瓦斯流量和瓦斯压力相对应的设定阈值;每个抽采分支管上还设置有分支流量传感器和分支瓦斯压力传感器，每个抽采支管上还设置有支管流量传感器和支管瓦斯压力传感器，所述抽采支管为N个，其中，N 2 2，抽采分支管为M个，M > 2，当第i个抽采支管上的支管瓦斯检测器检测到的瓦斯浓度小于抽采支管内的瓦斯抽采压力和流量对应的设定阈值时，且M个抽采分支管上的分支管瓦斯检测器检测到的瓦斯浓度均小于抽采分支管内的瓦斯抽采压力和流量对应的设定阈值时，该第i个抽采支管上的支管电控阀才由所述控制器进行关闭，当第i个抽采支管上的支管瓦斯检测器检测到的瓦斯浓度大于该对应的设定阈值时，该第i个抽采支管上的支管电控阀由所述控制器进行开启，其中，I Si SN;当第k个抽采分支管上的分支管瓦斯检测器检测到的瓦斯浓度小于抽采分支管内的瓦斯抽采压力和流量对应的设定阈值时，该第k个抽采分支管上的分支管电控阀由所述控制器进行关闭，当第k个抽采支管上的分支管瓦斯检测器检测到的瓦斯浓度大于该对应设定阈值时，该第k个抽采分支管上的分支管电控阀由所述控制器进行开启，其中，I < k < N。
[0007]进一步，作为优选，还包括报警电路和显示电路，当所述支管电控阀或分支管电控阀的启闭状态发生变化时，所述报警电路发出报警，且所述显示电路上相应的显示区域会出现闪烁显示一定时间。
[0008]进一步，作为优选，所述分支管瓦斯检测器或所述支管瓦斯检测器的前端管路上均设置有均压阀门，其中，所述均压阀门包括阀门本体、锥形孔、外通气网、内通气网和中间网，所述阀门本体的中心轴线设置有锥形孔，所述锥形孔的小锥端靠近所述分支管瓦斯检测器或所述支管瓦斯检测器设置，所述锥形孔内从大锥端到小锥端依次设置有外通气网、中间网和内通气网，且外通气网上的网孔与所述中间网上的网孔交错设置，所述中间网上的网孔与所述内通气网上的网孔交错设置。
[0009]进一步，作为优选，所述外通气网上的网孔的直径大小小于所述中间网上的网孔直径大小，所述中间网上的网孔大小小于所述内通气网上的网孔的直径大小。
[0010]进一步，作为优选，本发明还包括无线收发器，所述无线收发器与控制器连接，通过所述无线收发器实现与瓦斯抽采的远程监控与控制。
[0011]此外，本发明还提供了一种煤矿瓦斯抽采控制系统进行抽采的控制方法，其特征在于:其包括以下步骤:
[0012](I)抽采初始时，所有的支管电控阀和分支管电控阀均处于开启状态，所述瓦斯抽采栗以最大功率工作，如有必要，可设置辅助瓦斯抽采栗以便增加瓦斯抽采速率与抽采效果;
[0013](2)当控制器接收到第k个抽采分支管上的分支管瓦斯检测器检测到的瓦斯浓度小于抽采分支管内的瓦斯抽采压力和流量对应的设定阈值时，该第k个抽采分支管上的分支管电控阀由所述控制器进行关闭；当第i个抽采支管上的支管瓦斯检测器检测到的瓦斯浓度小于抽采支管内的瓦斯抽采压力和流量对应的设定阈值时，且M个抽采分支管上的分支管瓦斯检测器检测到的瓦斯浓度均小于抽采分支管内的瓦斯抽采压力和流量对应的设定阈值时，该第i个抽采支管上的支管电控阀才由所述控制器进行关闭；否则，抽采分支管或抽采支管上的电控阀门一直处于开启状态；
[0014](3)如果第i个支管电控阀或第k个分支管电控阀的启闭状态出现变化，则报警电路会发出相应的报警，显示电路会进行相应的闪烁显示；
[0015](4)控制器根据分支管电控阀和支管电控阀开启的个数，对瓦斯抽采栗的功率进行实时控制。
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0017]本发明从不同角度进行抽放控制，能够充分保证瓦斯抽放安全的条件下，完全根据各个管道的瓦斯量进行任意实时调节，本发明设置了均压阀门，能够提高瓦斯浓度的检测精度，提高瓦斯抽采控制的精度，更加保证煤矿开采的安全性。
【附图说明】
[0018]图1为本发明一种煤矿瓦斯抽采控制系统的结构示意图；
[0019]图2为本发明一种煤矿瓦斯抽采控制系统的均压阀的结构示意图；
[0020]其中，1-瓦斯抽采栗，2-抽采主管，3-抽采支管，4-抽采分支管，5-支管电控阀，6_支管瓦斯检测器，7-均压阀，8-分支管电控阀，9-分支管瓦斯检测器，10-主管瓦斯检测器，
11-阀门本体，12-内通气网，13-中间网，14-外通气网。
【具体实施方式】
[0021]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。
[0022]请参阅图1，本发明提供一种技术方案:一种煤矿瓦斯抽采控制系统及抽采控制方法，其特征在于，其包括瓦斯抽采栗1、抽采主管2、抽采支管3、抽采分支管4、分支管瓦斯检测器9、支管瓦斯检测器6、主管瓦斯检测器10和控制器，其中，每个所述抽采分支管上均串联设置有一个所述分支管瓦斯检测器，每个所述抽采支管上均串联一个支管瓦斯检测器，所述抽采主管上串联有所述主管瓦斯检测器，每个采矿区域的各个所述抽采分支管并联后接入对应的所述抽采支管，不同区域的抽采支管并联后接入所述抽采主管，每个抽采分支管上还设置有分支电控阀8，每个抽采支管上也设置有一个支管电控阀5，所述瓦斯抽放栗I与所述抽采主管2串联，所述分支管瓦斯检测器、支管瓦斯检测器、主管瓦斯检测器、分支电控阀和支管电控阀均与所述控制器连接。
[0023]在本实施例中，本发明还包括数据存储器，所述数据存储器存储有与各个抽采分支管和抽采支管内瓦斯流量和瓦斯压力相对应的设定阈值;每个抽采分支管上还设置有分支流量传感器和分支瓦斯压力传感器，每个抽采支管上还设置有支管流量传感器和支管瓦斯压力传感器，所述抽采支管为N个，其中，N 2 2，抽采分支管为M个，M 2 2，当第i个抽采支管上的支管瓦斯检测器检测到的瓦斯浓度小于抽采支管内的瓦斯抽采压力和流量对应的设定阈值时，且M个抽采分支管上的分支管瓦斯检测器检测到的瓦斯浓度均小于抽采分支管内的瓦斯抽采压力和流量对应的设定阈值时，该第i个抽采支管上的支管电控阀才由所述控制器进行关闭，当第i个抽采支管上的支管瓦斯检测器检测到的瓦斯浓度大于该对应的设定阈值时，该第i个抽采支管上的支管电控阀由所述控制器进行开启，其中，I < i < N;当第k个抽采分支管上的分支管瓦斯检测器检测到的瓦斯浓度小于抽采分支管内的瓦斯抽采压力和流量对应的设定阈值时，该第k个抽采分支管上的分支管电控阀由所述控制器进行关闭，当第k个抽采支管上的分支管瓦斯检测器检测到的瓦斯浓度大于该对应设定阈值时，该第k个抽采分支管上的分支管电控阀由所述控制器进行开启，其中k < N。
[0024]此外，本发明还包括报警电路和显示电路，当所述支管电控阀或分支管电控阀的启闭状态发生变化时，所述报警电路发出报警，且所述显示电路上相应的显示区域会出现闪烁显示一定时间。所述分支管瓦斯检测器或所述支管瓦斯检测器的前端管路上均设置有均压阀门，其中，如图2所示，所述均压阀门包括阀门本体11、锥形孔、外通气网14、内通气网
12和中间网13，所述阀门本体的中心轴线设置有锥形孔，所述锥形孔的小锥端靠近所述分支管瓦斯检测器或所述支管瓦斯检测器设置，所述锥形孔内从大锥端到小锥端依次设置有外通气网、中间网和内通气网，且外通气网上的网孔与所述中间网上的网孔交错设置，所述中间网上的网孔与所述内通气网上的网孔交错设置。所述外通气网上的网孔的直径大小小于所述中间网上的网孔直径大小，所述中间网上的网孔大小小于所述内通气网上的网孔的直径大小。本发明还包括无线收发器，所述无线收发器与控制器连接，通过所述无线收发器实现与瓦斯抽采的远程监控与控制。
[0025]此外，本发明还提供了一种煤矿瓦斯抽采控制系统进行抽采的控制方法，其特征在于:其包括以下步骤:
[0026](I)抽采初始时，所有的支管电控阀和分支管电控阀均处于开启状态，所述瓦斯抽采栗以最大功率工作，如有必要，可设置辅助瓦斯抽采栗以便增加瓦斯抽采速率与抽采效果;
[0027](2)当控制器接收到第k个抽采分支管上的分支管瓦斯检测器检测到的瓦斯浓度小于抽采分支管内的瓦斯抽采压力和流量对应的设定阈值时，该第k个抽采分支管上的分支管电控阀由所述控制器进行关闭；当第i个抽采支管上的支管瓦斯检测器检测到的瓦斯浓度小于抽采支管内的瓦斯抽采压力和流量对应的设定阈值时，且M个抽采分支管上的分支管瓦斯检测器检测到的瓦斯浓度均小于抽采分支管内的瓦斯抽采压力和流量对应的设定阈值时，该第i个抽采支管上的支管电控阀才由所述控制器进行关闭；否则，抽采分支管或抽采支管上的电控阀门一直处于开启状态；
[0028](3)如果第i个支管电控阀或第k个分支管电控阀的启闭状态出现变化，则报警电路会发出相应的报警，显示电路会进行相应的闪烁显示；
[0029](4)控制器根据分支管电控阀和支管电控阀开启的个数，对瓦斯抽采栗的功率进行实时控制。
[0030]本发明从不同角度进行抽放控制，能够充分保证瓦斯抽放安全的条件下，完全根据各个管道的瓦斯量进行任意实时调节，本发明设置了均压阀门，能够提高瓦斯浓度的检测精度，提高瓦斯抽采控制的精度，更加保证煤矿开采的安全性。
[0031]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1.一种煤矿瓦斯抽采控制系统，其特征在于，其包括瓦斯抽采栗、抽采主管、抽采支管、抽采分支管、分支管瓦斯检测器、支管瓦斯检测器、主管瓦斯检测器和控制器，其中，每个所述抽采分支管上均串联设置有一个所述分支管瓦斯检测器，每个所述抽采支管上均串联一个支管瓦斯检测器，所述抽采主管上串联有所述主管瓦斯检测器，每个采矿区域的各个所述抽采分支管并联后接入对应的所述抽采支管，不同区域的抽采支管并联后接入所述抽采主管，每个抽采分支管上还设置有分支电控阀，每个抽采支管上也设置有一个支管电控阀，所述瓦斯抽放栗与所述抽采主管串联，所述分支管瓦斯检测器、支管瓦斯检测器、主管瓦斯检测器、分支电控阀和支管电控阀均与所述控制器连接。2.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯抽采控制系统，其特征在于:还包括数据存储器，所述数据存储器存储有与各个抽采分支管和抽采支管内瓦斯流量和瓦斯压力相对应的设定阈值;每个抽采分支管上还设置有分支流量传感器和分支瓦斯压力传感器，每个抽采支管上还设置有支管流量传感器和支管瓦斯压力传感器，所述抽采支管为N个，其中，N 2 2，抽采分支管为M个，2，当第i个抽采支管上的支管瓦斯检测器检测到的瓦斯浓度小于抽采支管内的瓦斯抽采压力和流量对应的设定阈值时，且M个抽采分支管上的分支管瓦斯检测器检测到的瓦斯浓度均小于抽采分支管内的瓦斯抽采压力和流量对应的设定阈值时，该第i个抽采支管上的支管电控阀才由所述控制器进行关闭，当第i个抽采支管上的支管瓦斯检测器检测到的瓦斯浓度大于该对应的设定阈值时，该第i个抽采支管上的支管电控阀由所述控制器进行开启，其中i SN;当第k个抽采分支管上的分支管瓦斯检测器检测到的瓦斯浓度小于抽采分支管内的瓦斯抽采压力和流量对应的设定阈值时，该第k个抽采分支管上的分支管电控阀由所述控制器进行关闭，当第k个抽采支管上的分支管瓦斯检测器检测到的瓦斯浓度大于该对应设定阈值时，该第k个抽采分支管上的分支管电控阀由所述控制器进行开启，其中，N。3.根据权利要求2所述的一种煤矿瓦斯抽采控制系统，其特征在于:还包括报警电路和显示电路，当所述支管电控阀或分支管电控阀的启闭状态发生变化时，所述报警电路发出报警，且所述显示电路上相应的显示区域会出现闪烁显示一定时间。4.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯抽采控制系统，其特征在于:所述分支管瓦斯检测器或所述支管瓦斯检测器的前端管路上均设置有均压阀门，其中，所述均压阀门包括阀门本体、锥形孔、外通气网、内通气网和中间网，所述阀门本体的中心轴线设置有锥形孔，所述锥形孔的小锥端靠近所述分支管瓦斯检测器或所述支管瓦斯检测器设置，所述锥形孔内从大锥端到小锥端依次设置有外通气网、中间网和内通气网，且外通气网上的网孔与所述中间网上的网孔交错设置，所述中间网上的网孔与所述内通气网上的网孔交错设置。5.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯抽采控制系统，其特征在于:所述外通气网上的网孔的直径大小小于所述中间网上的网孔直径大小，所述中间网上的网孔大小小于所述内通气网上的网孔的直径大小。6.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯抽采控制系统，其特征在于:还包括无线收发器，所述无线收发器与控制器连接，通过所述无线收发器实现与瓦斯抽采的远程监控与控制。7.使用权利要求1-6任一项所述的一种煤矿瓦斯抽采控制系统进行抽采的抽采控制方法，其特征在于:其包括以下步骤: (1)抽采初始时，所有的支管电控阀和分支管电控阀均处于开启状态，所述瓦斯抽采栗以最大功率工作，如有必要，可设置辅助瓦斯抽采栗以便增加瓦斯抽采速率与抽采效果； (2)当控制器接收到第k个抽采分支管上的分支管瓦斯检测器检测到的瓦斯浓度小于抽采分支管内的瓦斯抽采压力和流量对应的设定阈值时，该第k个抽采分支管上的分支管电控阀由所述控制器进行关闭；当第i个抽采支管上的支管瓦斯检测器检测到的瓦斯浓度小于抽采支管内的瓦斯抽采压力和流量对应的设定阈值时，且M个抽采分支管上的分支管瓦斯检测器检测到的瓦斯浓度均小于抽采分支管内的瓦斯抽采压力和流量对应的设定阈值时，该第i个抽采支管上的支管电控阀才由所述控制器进行关闭；否则，抽采分支管或抽采支管上的电控阀门一直处于开启状态； (3)如果第i个支管电控阀或第k个分支管电控阀的启闭状态出现变化，则报警电路会发出相应的报警，显示电路会进行相应的闪烁显示； (4)控制器根据分支管电控阀和支管电控阀开启的个数，对瓦斯抽采栗的功率进行实时控制。
【文档编号】E21F7/00GK105822338SQ201610160362
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】李冰, 任建刚, 宋志敏, 翁红波, 曲延伟, 刘见宝
【申请人】河南工程学院