一种新型浓度-压力传感式流量控制装置及其使用方法与流程

本发明属于煤矿开采领域，具体涉及一种新型浓度-压力传感式流量控制装置及其使用方法。

背景技术：

瓦斯灾害是高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井最主要的灾害之一，也是制约其生产的主要瓶颈之一。随着开采深度的增加，瓦斯含量和瓦斯压力逐渐增大，解决瓦斯问题需要的工程量和成本也越来越大，尤其是对于单一低透气性煤层，瓦斯抽采效率低下，大量穿层钻孔需要采取合适的增透措施，以加快瓦斯治理进度，达到抽、掘、采平衡，保证矿井产量。穿层钻孔水力冲孔、水力割缝措施对于单一低透气性高瓦斯煤层具有良好的卸压、增透、快速消突作用，在诸多增透措施中具有安全性高、简便易行、效果显著的优点，具有广阔的发展前景。水力冲孔和水力割缝时，为防止瓦斯超限，大均使用防喷装置，使钻孔瓦斯进入井下临时抽采系统管路中最终排空未再次利用，且瓦斯喷孔强度、喷孔时机、瓦斯压力、瓦斯浓度、瓦斯涌出量、持续时间等均不可控，气水分离器的抽气口若长时间与临时抽采系统连接易造成瓦斯抽采负压的损耗；随着穿层钻孔施工增多，井下临时抽采泵的负压的供应负担将逐渐增大，无法确保钻孔瓦斯涌出量增加时，负压的有效按需供应，若无法合理有效地利用冲孔期间钻孔瓦斯涌出量易造成施工现场瓦斯超限、瓦斯为充分利用等事件发生。因此一种降低负压损耗、提高瓦斯利用率、实现流量控制的技术方法亟待解决。

因此，研发新型浓度-压力传感式流量自动控制装置，对于实现流量自动控制、降低负压损耗、提高冲孔期瓦斯利用率，解决穿层钻孔水力冲孔、水力割缝关键装备问题，具有较大意义。

技术实现要素：

针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种新型浓度-压力传感式流量控制装置及其使用方法；减少负压损耗且方便快捷的浓度-压力传感式流量自动控制系统装置，可根据钻孔瓦斯压力、瓦斯浓度而自动调节负压供给的通道（钻孔瓦斯从箱体到抽采系统管道的通道），实现对流量的控制，降低抽采系统的负压损耗、提高井下抽采负压和冲孔期间瓦斯的利用效率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种新型浓度-压力传感式流量控制装置，包括箱体，所述箱体包括进气水口、抽气口以及排水渣口，所述抽气口包括主抽采管路、低浓度抽采管路，所述抽气口一侧固定连接有三通气动阀门，所述三通气动阀门分别与主抽采管路和低浓度抽采管路连通，所述箱体顶面固定连接有压力传感器、瓦斯浓度传感器，通过所述三通气动阀门的开启和关闭控制瓦斯流通到主抽采管路或低浓度抽采管路。

进一步的，还包括控制箱、排水渣口，所述排水渣口上设置有气动阀门，所述压力传感器、瓦斯浓度传感器分别电性连接控制箱信号输入端、所述控制箱信号输出端电性连接三通气动阀门和气动阀门。

进一步的，所述控制箱包括气体过滤器、本安型电磁阀、延迟控制器、放水开关，所述气体过滤器进气口连通在压风供给管上，出气口通过快速接头分别连通在放水开关和本安型电磁阀进口上，所述本安型电磁阀进口上还连通在延迟控制器上，所述延迟控制器进口上连通有进气管路，且进气管路另一端连接在三通气动阀门出口上，所述本安型电磁阀出口连通有回气管路且连通至三通气动阀门上，所述放水开关与气动阀门通过进气管路和回气管路与气动阀门相互连通。

进一步的，所述控制箱还包括接线盒，所述接线盒内设有导线，且通过导线将压力传感器、瓦斯浓度传感器分别与本安型电磁阀电性连接。

进一步的，所述瓦斯浓度传感器的输出端电性连接有数字信号转换器，压力传感器与数字信号转换器信号输出端通过连接盒电性连接在本安型电磁阀上。

进一步的，所述低浓度抽采管道上固定连接有手动阀门。

进一步的，所述箱体内部设有水位计。

一种新型浓度-压力传感式流量控制装置的使用方法，包括以下步骤：

s1：使用钢丝软胶管将进气水口连通在防喷装置上，并将主抽采管路通过钢丝软胶管与井下抽采管道连接；

s2：将低浓度管路接口通过钢丝软胶管与井下临时抽采管道连接；

s3：将井下压风系统管道连接在控制箱中的气体过滤器上；

s4：确认三通气动阀门将抽气口与低浓度抽采管路连接；

s5：确认低浓度抽采管路上的手动阀门和水渣出口上的气动阀门处于关闭状态；

s6：当瓦斯浓度大于15%时，进气水口处的瓦斯浓度传感器通过数字信号转换器释放浓度信号给控制箱内的本安型电磁阀，再通过延迟控制器驱动抽气口处的三通气动阀门转换至主抽采管路使得钻孔瓦斯进入主抽采系统管道；

s7：当瓦斯浓度小于15%时，进气水口处的瓦斯浓度传感器通过数字信号转换器释放浓度信号给控制箱内的本安型电磁阀，再通过延迟控制器驱动抽气口处的三通气动阀门转换至低浓度抽采管路使得钻孔瓦斯进入低浓度抽采管道；

s8：若瓦斯压力较大使得箱体内为正压，进气水口处瓦斯由压力传感器通过接线盒释放正压信号给控制箱内的本安型电磁阀，再通过延迟控制器驱动抽气口处的三通气动阀门转换至主抽采管路使得钻孔瓦斯进入主抽采系统管道；

s9：通过水位计可观察箱体内水位情况，若水位将满时，按下控制箱侧面的放水开关驱动排水渣口处的气动阀门完全打开排水渣口进行排水、排渣；

s10:控制箱内气体过滤器通过气路软管为气动阀门、三通气动阀门、本安型电磁阀、延迟控制器和放水开关提供气源。

采用上述技术方案，本发明的有益效果：

本发明通过检测钻孔瓦斯浓度和瓦斯压力来自动调节瓦斯抽采负压供给通道即钻孔瓦斯从箱体到临时抽采系统管道的通道，当钻孔瓦斯压力和瓦斯浓度均较小时，使用低浓度抽采管路抽采，实行低负压、小流量控制，降低负压损耗；当钻孔瓦斯压力或瓦斯浓度较大，使用主抽采管路抽采，实行高浓度抽采、大流量控制，减少瓦斯涌出。使用本发明可实现流量自动控制，有效减少井下抽放管道负压的损耗、提高井下瓦斯的利用率。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的左视图；

图3是本发明的俯视图；

图4是本发明的电气原理图；

图中：进气水口1、压力传感器2、气动阀门3、抽气口4、三通气动阀门5、主抽采管路6、控制箱7、水位计8、排水渣口9、箱体10、手动阀门11、瓦斯浓度传感器12、数字信号转换器13、接线盒14、低浓度抽采管路15、气体过滤器16、本安型电磁阀17、延迟控制器18、放水开关19、127v电源a、压风管路b、浓度信号c、压力信号d、18v电源e、进气管路f、回气管路g。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明：

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例，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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

结合图1-图4所示：

一种新型浓度-压力传感式流量控制装置，包括箱体10，所述箱体10包括进气水口1、抽气口4以及排水渣口9，所述抽气口4包括主抽采管路6、低浓度抽采管路15，所述抽气口4一侧固定连接有三通气动阀门5，所述三通气动阀门5分别与主抽采管路6和低浓度抽采管路15连通，所述箱体10顶面固定连接有压力传感器2、瓦斯浓度传感器12，通过所述三通气动阀门5的开启和关闭控制瓦斯流通到主抽采管路6或低浓度抽采管路15。

本实施例中，还包括控制箱7、排水渣口9，所述排水渣口9上设置有气动阀门3，所述压力传感器2、瓦斯浓度传感器12分别电性连接控制箱7信号输入端、所述控制箱7信号输出端电性连接三通气动阀门5和气动阀门3。

本实施例中，所述控制箱7包括气体过滤器15、本安型电磁阀17、延迟控制器18、放水开关19，所述气体过滤器15进气口连通在压风供给管上，出气口通过快速接头分别连通在放水开关19和本安型电磁阀17进口上，所述本安型电磁阀17进口上还连通在延迟控制器18上，所述延迟控制器18进口上连通有进气管路f，且进气管路f另一端连接在三通气动阀门5出口上，所述本安型电磁阀17出口连通有回气管路g且连通至三通气动阀门5上，所述放水开关19与气动阀门3通过进气管路f和回气管路g与气动阀门3相互连通。

本实施例中，所述控制箱10还包括接线盒14，所述接线盒14内设有导线，且通过导线将压力传感器2、瓦斯浓度传感器12分别于与本安型电磁阀17电性连接。

本实施例中，所述瓦斯浓度传感器12的输出端电性连接有数字信号转换器13，数字信号转换器13信号输出端通过接线盒14电性连接在本安型电磁阀17上。

本实施例中，所述低浓度抽采管道15上固定连接有手动阀门11。

本实施例中，所述箱体10内部设有水位计8。

一种新型浓度-压力传感式流量控制装置的使用方法，包括以下步骤：

s1：使用钢丝软胶管将进汽水口1连通在防喷装置上，并将主抽采管路6通过钢丝软胶管与井下抽采管道连接；

s2：将低浓度管路15接口通过钢丝软胶管与井下抽采管道连接；

s3：将井下压风系统管道连接在控制箱10中的气体过滤器16上；

s4：确认三通气动阀门5与抽气口4与低浓度抽采管路15连接；

s5：确认低浓度抽采管路15上的手动阀门11和水渣出口上的气动阀门3处于关闭状态；

s6：当瓦斯浓度大于15%时，进气水口1处的瓦斯浓度传感器12通过数字信号转换器13释放浓度信号给控制箱10内的本安型电磁阀17，再通过延迟控制器18驱动抽气口4处的三通气动阀门5转换至主抽采管路6使得钻孔瓦斯进入主抽采系统管道；

s7：当瓦斯浓度小于15%时，进气水口1处的瓦斯浓度传感12器通过数字信号转换器13释放浓度信号给控制箱内10的本安型电磁阀17，再通过延迟控制器18驱动抽气4口处的三通气动阀门5转换至低浓度抽采管路15使得钻孔瓦斯进入低浓度抽采管道；

s8：若瓦斯压力较大使得箱体10内为正压，进气水口1处瓦斯由压力传感器2通过接线盒14释放正压信号给控制箱10内的本安型电磁阀17，再通过延迟控制器18驱动抽气口4处的三通气动阀门5转换至主抽采管路6使得钻孔瓦斯进入主抽采系统管道；

s9：通过水位计8可观察箱体10内水位情况，若水位将满时，按下控制箱10侧面的放水开关19驱动排水渣口处的气动阀门3完全打开排水渣口9进行排水、排渣；

s10:控制箱10内气体过滤器16通过气路软管为气动阀门3、三通气动阀门5、本安型电磁阀17、延迟控制器18和放水开关19提供气源。

本实施例中，所用的将传感器信号通过数字转换器传输给压力传感器2、瓦斯浓度传感器12，进而控制阀门开关的方式是本领域中常用的技术手段，无须赘述，所用压力传感器型号2为txy816防爆压力变送器，瓦斯浓度传感器12为gjj100煤矿用激光甲烷传感器，压力式传感器2、瓦斯浓度传感器12和控制箱7内本安型电磁阀17的电源均由数字信号转换器13将井下127v低压电转换为12v的电源并通过接线盒14提供。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。