专利名称：矿井瓦斯抽采系统中单孔计量的装置和方法
技术领域：
本发明涉及自动化技术，且特别涉及一种矿井瓦斯抽采系统中单孔计量的装置和方法。
背景技术：
目前，在矿井的生产作业中，瓦斯抽采是其中必不可少的一个环节，在井下进行瓦斯抽采时，每个钻场通常是通过多个钻孔进行瓦斯的抽采。为了准确获知钻场抽采瓦斯的情况，通常需要准确获取钻场的每个钻孔的抽采状况，钻孔的抽采状况通常体现为其抽采纯量，抽采纯量数值上等于抽采流量值与抽采浓度值的乘积。在现有的技术中，在测量钻场中的钻孔的抽采纯量时，通常是选择钻场具有代表性的两个钻孔进行单孔计量，并在待检测钻孔上安装V形锥流量计进行测量。由于V形锥流量计测量混合气体的流速范围是0. 5 40m/s，适用的管径范围是直径100 800mm， 其能够测量的流量值的精确度仅满足整个钻场的流量值计量需求，对于单个钻孔的测量精确度则比较低，现有技术中采用直接进行单孔计量的方式具有很大的难度且测量精确度比较低。
发明内容
本发明提供了一种矿井瓦斯抽采系统中单孔计量的装置和方法，以实现对矿井抽采中单个钻孔的精确计量，为瓦斯治理提供有效可靠地依据。本发明提供了一种矿井瓦斯抽采系统中单孔计量的装置，包括数据采集模块，用于通过传感器采集待检测钻孔所在钻场的瓦斯抽采纯量；控制模块，用于控制所述待检测钻孔的开启和关闭；计算模块，用于在预设的时间间隔内，获取所述数据采集模块采集的待检测钻孔关闭前的所述钻场的瓦斯抽采纯量，作为第一瓦斯抽采纯量；获取所述待检测钻孔关闭后的所述钻场的瓦斯抽采纯量，作为第二瓦斯抽采纯量，将第一瓦斯抽采纯量与第二瓦斯抽采纯量的差值，作为所述待检测钻孔的瓦斯抽采纯量。本发明实施例还提供了一种矿井瓦斯抽采系统中单孔计量的方法，包括对待检测钻孔所在钻场的瓦斯抽采纯量进行检测，得到第一瓦斯抽采纯量；在预设的时间间隔内关闭所述待检测钻孔的阀门，并再次对待检测钻孔所在钻场的瓦斯抽采纯量进行检测，得到第二瓦斯抽采纯量；将第一瓦斯抽采纯量与第二瓦斯抽采纯量的差值，作为所述待检测钻孔的瓦斯抽
采纯量。本发明提供的矿井瓦斯抽采系统中单孔计量的装置和方法，通过对单孔关闭前和关闭后的钻场的抽采纯量进行测量，由此计算得到单孔的抽采纯量，该方法简单易行，能够有效实现单个钻孔的精确计量，为瓦斯治理提供有效可靠地依据。
图1为本发明一实施例提供的矿井瓦斯抽采系统中单孔计量的装置的结构示意图；图2为本发明一实施例提供的矿井瓦斯抽采系统中单孔计量的方法流程图；图3a为本发明一实施例提供的钻场中单孔打开时的场景示意图；图北为本发明一实施例提供的钻场中单孔关闭时的场景示意图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。参见图1为本发明一实施例提供的矿井瓦斯抽采系统中单孔计量的装置的结构示意图，包括数据采集模块1、控制模块2和计算模块3。数据采集模块1，用于通过传感器采集待检测钻孔所在钻场的瓦斯抽采纯量；控制模块2，用于控制该待检测钻孔的开启和关闭；计算模块3，用于在预设的时间间隔内，获取数据采集模块1采集的待检测钻孔关闭前的钻场的瓦斯抽采纯量，作为第一瓦斯抽采纯量；获取该待检测钻孔关闭后的该钻场的瓦斯抽采纯量，作为第二瓦斯抽采纯量，将第一瓦斯抽采纯量与第二瓦斯抽采纯量的差值，作为待检测钻孔的瓦斯抽采纯量。本发明实施例的单孔计量的装置检测得到待检测钻孔关闭前的钻场的抽采纯量， 以及单孔关闭后的钻场的抽采纯量，将两次的检测结果相减得到单孔抽采纯量，方法简单易行，且具有较高的计量效果。其中，该装置的数据采集模块1、控制模块2和计算模块3均可以通过软件的形式实现，如数据采集模块1可以为数据采集软件；控制模块2可以为对单孔的电磁阀进行控制的软件控制终端；计算模块3可以为数据处理软件等。本发明在测量钻场抽采纯量的过程中，在钻孔上安装电磁阀，钻孔的电磁阀通过继电器进行控制，在继电器断电时关闭电磁阀，钻孔相应关闭；在继电器通电时开启电磁阀，钻孔相应打开；控制模块2通过钻孔的继电器控制钻孔的关闭和开启。本实施例中，仍采用V锥流量计测量瓦斯抽采流量值，与现有技术不同的是需要进行两次测量。此外，还需要高浓度瓦斯传感器检测瓦斯浓度、压力和温度等参数。因此，本实施例的装置采用的传感器包括浓度、压力、温度和流量的四参数传感器。在传感器进行井下测量时，需要对传感器设置合适的测量范围。在对钻场的抽采纯量进行测量时，数据采集模块1对钻场抽采的流量值进行测量，并对钻场抽采的浓度值进行测量；将抽采的流量值与抽采的浓度值的乘积作为钻场的瓦斯抽采纯量。需要说明的是，在该装置测量待检测钻孔关闭前的钻场的瓦斯抽采纯量，以及待检测钻孔关闭后的钻场的瓦斯抽采纯量时，应该在预设的时间内进行测量，比如在3秒内进行测量，以避免两次测量的时间相隔过长而造成测量误差。因此，上述测量钻场的瓦斯抽采纯量的预设时间间隔可以设置为一个较小值。在得到多个时间间隔的计算数据后，就可以进行统计以得到每小时和每天的该钻孔的瓦斯抽采纯量，以供工作人员掌控瓦斯抽采的情况。该装置还包括统计模块，根据计算模块3计算出的各个时间间隔内的待检测钻孔的抽采纯量，统计得到该待检测钻孔每小时和每天内的抽采纯量。本发明实施例提供的矿井瓦斯抽采系统中单孔计量的装置，通过对单孔关闭前和关闭后的钻场的抽采纯量进行测量，由此计算得到单孔的抽采纯量，该方法简单易行，能够有效实现单个钻孔的精确计量，为瓦斯治理提供有效可靠地依据。图2为本发明一实施例提供的矿井瓦斯抽采系统中单孔计量的方法流程图，执行主体可以为上述的矿井瓦斯抽采系统中单孔计量的装置，方法包括步骤11、对待检测钻孔所在钻场的瓦斯抽采纯量进行检测，得到第一瓦斯抽采纯量。在该装置工作前，可以通过计量系统的数据采集模块1，通过钻场中的各类传感器测量钻场的瓦斯抽采纯量。在测量钻场的瓦斯抽采纯量时，采用以下方法对该钻场抽采的流量值进行测量；对该钻场抽采的浓度值进行测量；将抽采的流量值与抽采的浓度值的乘积作为瓦斯抽采纯量。步骤12、在预设的时间间隔内关闭该钻场中该待检测钻孔的阀门，并再次对待检测钻孔所在钻场的瓦斯抽采纯量进行检测，得到第二瓦斯抽采纯量。在本实施例的计量方法中，需要分别测量待检测钻孔关闭前钻场的瓦斯抽采纯量，以及待检测钻孔关闭后的钻场的瓦斯抽采纯量。两次测量的时间间隔不宜过长，以保证单孔计量的准确性。步骤13、将第一瓦斯抽采纯量与第二瓦斯抽采纯量的差值，作为该待检测钻孔的瓦斯抽采纯量。通过上述方法就实现了单孔的计量，以下通过具体实例进行详细的说明从某钻场的10个钻孔中选择一个待检测钻孔，安装上电磁阀，通过监控分站控制钻孔的打开与关闭，当该待检测钻孔关闭后，整个钻场的流量会有所下降，用待检测钻孔关闭前的钻场流量减去待检测钻孔关闭后的钻场流量，所得到的流量差就是待检测钻孔的流量。参见图3a为钻场中单孔打开时的场景示意图，1#至10#代表钻孔1至钻孔10，以钻孔10为待检测钻孔为例进行说明，此时钻孔10的电磁阀打开，钻孔10处于打开状态；图 3b为钻场中单孔关闭时的场景示意图，此时钻孔10的电磁阀闭合，钻孔10处于闭合状态。 参见图3a和图北，在钻孔10打开的情况下，钻场进行抽采时，四参数传感器测量得到钻场的抽采瓦斯的流量值为Q1，瓦斯浓度值为Cl，可以计算出瓦斯抽采纯量Wl = QlXCl ；当钻孔10关闭时，钻孔10停止抽采，四参数传感器测量钻长的抽采瓦斯的流量值为Q2，瓦斯浓度值为C2，可以计算出瓦斯抽采纯量W2 = Q2XC2。由此可知，Wl是钻场中10个钻孔的瓦斯抽采纯量，W2是钻场中除钻孔10以外的9个钻孔的瓦斯抽采纯量，因此钻孔10的瓦斯抽采纯量为W2-W1。本发明提供的矿井抽采单孔计量的装置和方法，通过对单孔关闭前和关闭后的钻场的抽采纯量进行测量，由此计算得到单孔的抽采纯量，该方法简单易行，能够有效实现单个钻孔的精确计量，为瓦斯治理提供有效可靠地依据。本领域普通技术人员可以理解附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。本领域普通技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述存储介质包括R0M、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述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； 而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种矿井瓦斯抽采系统中单孔计量的装置，其特征在于，包括数据采集模块，用于通过传感器采集待检测钻孔所在钻场的瓦斯抽采纯量； 控制模块，用于控制所述待检测钻孔的开启和关闭；计算模块，用于在预设的时间间隔内，获取所述数据采集模块采集的待检测钻孔关闭前的所述钻场的瓦斯抽采纯量，作为第一瓦斯抽采纯量；获取所述待检测钻孔关闭后的所述钻场的瓦斯抽采纯量，作为第二瓦斯抽采纯量，将第一瓦斯抽采纯量与第二瓦斯抽采纯量的差值，作为所述待检测钻孔的瓦斯抽采纯量。
2.根据权利要求1所述的矿井瓦斯抽采系统中单孔计量的装置，其特征在于，所述传感器为浓度、压力、温度和流量的四参数传感器。
3.根据权利要求1所述的矿井瓦斯抽采系统中单孔计量的装置，其特征在于，钻孔的电磁阀通过继电器进行控制，在所述继电器断电时关闭电磁阀，在所述继电器通电时开启电磁阀；所述控制模块通过钻孔的继电器控制所述钻孔的关闭和开启。
4.根据权利要求1所述的矿井瓦斯抽采系统中单孔计量的装置，其特征在于，所述数据采集模块对所述钻场抽采瓦斯的流量值进行测量；对所述钻场抽采瓦斯的浓度值进行测量；将抽采瓦斯的流量值与抽采瓦斯的浓度值的乘积作为所述钻场的瓦斯抽采纯量。
5.根据权利要求1所述的矿井瓦斯抽采系统中单孔计量的装置，其特征在于，还包括 统计模块，用于根据所述计算模块计算出的各个时间间隔内的所述待检测钻孔的瓦斯抽采纯量，统计得到每小时和每天的瓦斯抽采纯量。
6.一种矿井瓦斯抽采系统中单孔计量的方法，其特征在于，包括对待检测钻孔所在钻场的瓦斯抽采纯量进行检测，得到第一瓦斯抽采纯量； 在预设的时间间隔内关闭所述待检测钻孔的阀门，并再次对待检测钻孔所在钻场的瓦斯抽采纯量进行检测，得到第二瓦斯抽采纯量；将第一瓦斯抽采纯量与第二瓦斯抽采纯量的差值，作为所述待检测钻孔的瓦斯抽采纯量。
7.根据权利要求6所述的矿井瓦斯抽采系统中单孔计量的方法，其特征在于，所述对待检测钻孔所在钻场的瓦斯抽采纯量进行检测，包括对所述钻场抽采瓦斯的流量值进行测量； 对所述钻场抽采瓦斯的浓度值进行测量；将所述抽采瓦斯的流量值与抽采瓦斯的浓度值的乘积作为所述钻场的瓦斯抽采纯量。
全文摘要
本发明公开了一种矿井瓦斯抽采系统中单孔计量的装置和方法，所述系统包数据采集模块，用于通过传感器采集待检测钻孔所在钻场的瓦斯抽采纯量；控制模块，用于控制所述待检测钻孔的开启和关闭；计算模块，用于在预设的时间间隔内，获取待检测钻孔关闭前的所述钻场的第一瓦斯抽采纯量；获取待检测钻孔关闭后的钻场的第二瓦斯抽采纯量，将第一瓦斯抽采纯量与第二瓦斯抽采纯量的差值，作为所述待检测钻孔的瓦斯抽采纯量。本发明通过对单孔关闭前和关闭后的钻场的抽采纯量进行测量，由此计算得到单孔的抽采纯量，方法简单易行，能够有效实现单个钻孔的精确计量，为瓦斯治理效果考察提供有效可靠地依据。
文档编号E21B47/00GK102261241SQ20101018883
公开日2011年11月30日 申请日期2010年5月25日 优先权日2010年5月25日
发明者刘结高, 方昌才, 朱德信, 武金宝, 汪有清, 王俊涛, 许秀权 申请人:淮南矿业(集团)有限责任公司