本技术属于煤矿瓦斯抽采，具体涉及一种地面制浆、井下储浆的智能可回收封孔系统。
背景技术：
1、传统的瓦斯抽釆封孔工艺一般是在抽釆钻孔成孔之后，插入封孔器，工人向搅拌桶内按一定比例加入封孔材料和水充分搅拌形成浆液，用注浆泵向封孔器内注入浆液，待浆液凝固之后即可将抽釆管连接抽釆管路进行瓦斯抽釆，这种封孔工艺存在着封孔材料运输成本高、劳动强度高、操作复杂、成功率低、受工人的操作水平影响较大，浆液在封孔器中凝固之后如果钻孔受采动影响发生变形很容易形成漏气影响瓦斯抽釆浓度，另外封孔器和封孔材料不能回收再利用成本较高。
技术实现思路
1、本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种地面制浆、井下储浆的智能可回收封孔系统。
2、为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：地面制浆、井下储浆的智能可回收封孔系统，包括地面制浆储浆系统、主输浆管、主回浆管、井下储浆及输送系统、井下注浆主管、井下回浆主管和橡胶囊袋可复用封孔器；地面制浆储浆系统的出液口通过主输浆管与井下储浆及输送系统的进液口连接，井下储浆及输送系统的出液口通过井下注浆主管与橡胶囊袋可复用封孔器的进液口连接，橡胶囊袋可复用封孔器的回液口通过井下回浆主管与主回浆管的一端口连接，井下回浆主管的另一端口通过主回浆管与地面制浆储浆系统的回浆口连接。
3、地面制浆储浆系统包括料仓、搅拌桶和皮带输送机，皮带输送机的进料端位于料仓出料口下方，搅拌桶顶部设有入料口，皮带输送机的出料端通过转载导料板与入料口连接，搅拌桶顶部设有第一搅拌电机，第一搅拌电机主轴传动连接有设在搅拌桶内的第一搅拌器，搅拌桶上侧部连接有供水管，供水管上设有供水电磁阀门和第一流量传感器，搅拌桶内壁下部设有第一密度传感器和黏度传感器，搅拌桶内壁上部和下部均设有第一液位传感器。
4、井下储浆及输送系统包括储浆桶，储浆桶顶部设有第二搅拌电机，第二搅拌电机主轴传动连接有设在储浆桶内的第二搅拌器，主输浆管两端口分别与搅拌桶下侧部和储浆桶侧部连接，主输浆管上设有临近搅拌桶的地面输浆泵站和临近储浆桶的井下输浆泵站，主输浆管上设有位于搅拌桶与地面输浆泵站之间的第一电磁阀门，主输浆管上在井下输浆泵站进液口和出液口处分别设有第二电磁阀门和第三电磁阀门，储浆桶内壁下部设有第二密度传感器，储浆桶内壁上部和下部均设有第二液位传感器。
5、井下巷道内的钻孔钻有若干个，其中沿巷道长度方向均匀间隔布置的钻孔为一组，每一组钻孔内均设置一个橡胶囊袋可复用封孔器；每个橡胶囊袋可复用封孔器包括第一橡胶囊袋、第二橡胶囊袋、囊袋内注浆管和囊袋间注浆管，第一橡胶囊袋和第二橡胶囊袋的中心孔插设有一根抽采管，第一橡胶囊袋位于第二橡胶囊袋下方，囊袋内注浆管自下而上依次穿过第一橡胶囊袋和第二橡胶囊袋，囊袋内注浆管上端封堵，囊袋内注浆管上设有位于第一橡胶囊袋内的第一注浆孔和位于第二橡胶囊袋内的第二注浆孔，囊袋间注浆管上端口自下而上穿过第一橡胶囊袋后伸入到第一橡胶囊袋和第二橡胶囊袋之间；
6、囊袋内注浆管的下端口连接有第一三通管，囊袋内注浆管下部设有第一压力传感器和第二流量传感器，第一三通管的第二接口通过第一注浆软管与井下注浆主管连接，第一三通管的第三接口通过第一回浆软管与井下回浆主管连接，第一三通管的第二接口上设有第四电磁阀门，第一三通管的第三接口上设有第五电磁阀门；
7、囊袋间注浆管的下端口连接有第二三通管，囊袋间注浆管下部设有第二压力传感器和第三流量传感器，第二三通管的第二接口通过第二注浆软管与井下注浆主管连接，第二三通管的第三接口通过第二回浆软管与井下回浆主管连接，第二三通管的第二接口上设有第六电磁阀门，第二三通管的第三接口上设有第七电磁阀门。
8、井下注浆主管的进口端与储浆桶下侧部连接，井下注浆主管沿浆液流向依次设有第八电磁阀门、井下注浆泵站、第四流量传感器、第九电磁阀门和第三压力传感器。
9、井下回浆主管的出口端连接有一个第三三通管，井下回浆主管上沿浆液流向依次设有第四压力传感器、第十电磁阀门、第五流量传感器和井下回浆泵站，第三三通管的第二接口与储浆桶上侧部连接，第三三通管的第二接口上设有第十一电磁阀门，主回浆管两端口分别与第三三通管的第三接口和搅拌桶上侧部连接，第三三通管的第三接口上设有第十二电磁阀门，主回浆管上设有临近搅拌桶的第十三电磁阀门和地面回浆泵站。
10、采用上述技术方案，本实用新型具有以下技术效果：
11、1、本实用新型中的控制系统包括主控plc控制器、井下plc控制器和上位机，主控plc控制器主要负责根据制浆、储浆、输浆要求及流量传感器、密度传感器、黏度传感器、液位传感器反馈的信息控制地面制浆装置、第一搅拌电机、地面输浆泵站、地面回浆泵站及电磁阀门等进行相应的动作，并将相关信息显示在上位机的显示屏上，并可根据需要调整制浆量、输浆量、储浆量等关键数据，并和井下储浆及输送系统通过网络实时通信显示井下储浆及输送系统的关键数据信息，并可对井下储浆及输送系统进行自动或者人工控制，对钻孔、井下储浆及输送系统警示信息进行预警提示。上位机内置组态软件，可以存储地面储浆制浆系统、井下储浆及输送系统等控制单元的相关数据，也可以对相关参数予以修正、控制井上井下执行机构执行响应的动作。井下plc控制器用于控制井下储浆及输送系统储浆、输浆要求及流量传感器、密度传感器、液位传感器、压力传感器、流量传感器反馈的信息控制第二搅拌电机、井下输浆泵站、井下回浆泵站及电磁阀门等进行相应的动作。
12、2、在制浆时，主控plc控制器根据制浆量和制浆浓度控制供水管的注水量及料仓下料量。密度传感器和黏度传感器安装在搅拌桶的相应位置，用于实时测定浆液的粘稠度和密度信息并传输至主控plc控制器，自动上料装置回根据主控plc控制器设定的浆液量和密度信息向注过水的搅拌桶内加入一定量的制浆料。
13、3、在巷道内设有用于监测各个橡胶囊袋可复用封孔器的触摸显示屏，触摸显示屏上显示组内钻孔的各项信息，包括钻孔编号、橡胶囊袋内压力值、中间段压力值、橡胶囊袋段注浆量、中间段注浆量，三通管上的流量传感器、压力传感器、电磁阀门通过信号控制线与触摸显示屏连接，可根据压力和流量信息对电磁阀门进行人工或自动控制，可采集组内各个钻孔内的橡胶囊袋和两橡胶囊袋中间段浆液注入量信息、压力信息，对失压钻孔进行提示预警，并将各项信息传送至井下plc控制器。
14、4、本实用新型在地面进行制浆的具体过程为：按照预定制浆量，主控plc控制器向供水管进口连接的供水泵发出指令，同时指令皮带输送机、第一搅拌电机、料仓下部的螺旋给料机均启动、供水电磁阀门打开，向搅拌桶内注入一定量的水，根据第一流量传感器信息判断达到预定水量停止注水，螺旋给料机将固体物料定量输送到皮带输送机上，皮带输送机将固体物料输送到搅拌桶内，第一搅拌电机带动第一搅拌器开始搅拌，使材料和水充分混合搅拌均匀，直到达到预定比例，该封孔材料具有较好的流动性和一定的粘稠度，第一密度传感器和黏度传感器用于实时测定浆液的粘稠度和密度信息并传输至主控plc控制器，浆液合格后第一搅拌电机停止工作。
15、可以在地面上可设置储浆容器，搅拌桶内制备合格的封孔材料储存在储浆容器内，这样可使搅拌桶内继续进行制备封孔材料的作业。或者直接输浆到井下储浆系统：通过主控plc控制器打开主输浆管上的第一电磁阀门、第二电磁阀门和第三电磁阀门，启动地面输浆泵站和井下输浆泵站，浆液通过主输浆管注入井下储浆及输送系统的储浆桶中，到达预设容量时，主控plc控制器发出指令关闭主输浆管上的第一电磁阀门、第二电磁阀门和第三电磁阀门，井下储浆装置中浆液低于第二液位传感器，即少于某一预定值时，地面制浆储浆系统按照上述过程可自动向井下储浆桶内补送浆液。
16、5、输送浆液到封孔地点：第八电磁阀门和第九电磁阀门打开，井下注浆泵站启动，浆液通过井下注浆主管将浆液输送到封孔地点，井下plc控制器通过第三压力传感器发出压力信号值控制井下注浆主管上的第八电磁阀门和第九电磁阀门实现管路通断，让井下注浆主管中始终保持一定的注浆压力。
17、6、注浆封孔：根据钻孔分组数量，将预留好相应接口的橡胶囊袋可复用封孔器并列固定在巷道一帮，并通过注浆软管和回浆软管分别与井下注浆主管和井下回浆主管连接好，将橡胶囊袋可复用封孔器插入到钻孔预定封孔深度，通过井下plc控制器发出封孔指令，此时第一三通管上的第四电磁阀门打开，囊袋内注浆管开始向两个第一橡胶囊袋、第二橡胶囊袋中注入浆液，第一压力传感器监测到达设定的压力值时，第四电磁阀门关闭，停止注浆，接着第二三通管上的第六电磁阀门打开，浆液通过囊袋间注浆管开始向第一橡胶囊袋和第二橡胶囊袋段之间的中间段内注浆，直至第二压力传感器监测达到预设注浆压力值，井下plc控制器发出关闭第六电磁阀门指令，停止注浆，一个钻孔封孔完毕。用同样的操作过程完成该组其他钻孔的封孔作业。
18、7、钻孔动态保压抽釆过程：以单个抽釆钻孔为例加以说明，当钻孔发生变形截面变大从而造成第一橡胶囊袋和/或第二橡胶囊袋中的压力变小并且小于预定恒压压力时，第一压力传感器将压力监测数据传输到井下plc控制器，井下plc控制器指令第四电磁阀门打开，囊袋内注浆管开始向两个第一橡胶囊袋、第二橡胶囊袋中补注浆液，第一压力传感器监测到达设定的压力值时，第四电磁阀门关闭，停止补浆。同理、当第一橡胶囊袋和第二橡胶囊袋之间的中间段由于钻孔周围裂隙的出现浆液不断渗入裂隙造成压力下降时，囊袋间注浆管连接上的第六电磁阀门打开，浆液通过囊袋间注浆管开始向第一橡胶囊袋和第二橡胶囊袋段之间的中间段内补浆，直至第二压力传感器监测达到预设注浆压力值，井下plc控制器发出关闭第六电磁阀门指令，停止补浆。
19、当钻孔由于采动影响钻孔发生形变有效直径变小时，橡胶囊袋和中间段承受的压力就会变大，当大于设定压力值时，第一压力传感器和第二压力传感向井下plc控制器发出压力变化信息，井下plc控制器先向第七电磁阀门、第十电磁阀门、第十一电磁阀门发出打开指令信息，钻孔中间段浆液就会先通过囊袋间注浆管和第二三通管的第三接口（回浆口）进入第二回浆软管，流入井下回浆主管，最后流入巷道的储浆桶中，当第二压力传感器监测到的数值达到设定数值后，第七电磁阀门、第十电磁阀门、第十一电磁阀门关闭。然后，井下plc控制器先向第五电磁阀门、第十电磁阀门、第十一电磁阀门发出打开指令信息，第一橡胶囊袋、第二橡胶囊袋内的浆液就会先通过囊袋内注浆管和第一三通管的第三接口（回浆口）进入第一回浆软管，流入井下回浆主管，最后流入巷道的储浆桶中，当第一压力传感器监测到的数值达到设定数值后，第五电磁阀门、第十电磁阀门、第十一电磁阀门关闭。
20、先回收中间段内的浆液，再回收第一橡胶囊袋和第二橡胶囊袋内部的浆液，这种先后顺序避免了橡胶囊袋压力降低中间段压力高引起漏浆的情况，保证了橡胶囊袋不会被钻孔变形压力增大而破裂的情况发生。
21、8、橡胶囊袋可复用封孔器及浆液的回收：当某处钻孔抽釆达标后需要回收封孔器时，井下plc控制器首先向第七电磁阀门、第十电磁阀门、第十二电磁阀门和第十三电磁阀门发出打开指令信息，钻孔中间段浆液就会先通过囊袋间注浆管和第二三通管的第三接口（回浆口）进入第二回浆软管，流入井下回浆主管，再通过第三三通管流入主回浆管，在地面回浆泵站和井下回浆泵站的作用下，最后流入地面的搅拌桶中，当第二压力传感器监测到的数值达到设定数值后，第七电磁阀门、第十电磁阀门、第十二电磁阀门和第十三电磁阀门关闭。然后，井下plc控制器先向第五电磁阀门、第十电磁阀门、第十二电磁阀门和第十三电磁阀门发出打开指令信息，第一橡胶囊袋、第二橡胶囊袋内的浆液就会先通过囊袋内注浆管和第一三通管的第三接口（回浆口）进入第一回浆软管，流入井下回浆主管，再通过第三三通管流入主回浆管，在地面回浆泵站和井下回浆泵站的作用下，最后流入地面的搅拌桶中，当第一压力传感器监测到的数值达到设定数值后，第五电磁阀门、第十电磁阀门、第十二电磁阀门和第十三电磁阀门关闭。
22、9、橡胶囊袋失压报警及处置：当橡胶囊袋破损出现瞬时漏浆造成第一压力传感器监测的压力急剧下降，补注浆液也不能使橡胶囊袋保压，或者压力上升后短时间出现失压现象，系统就会停止继续向该橡胶囊袋注入浆液，防止浆液大量涌入钻孔或者巷道，并发出声光警报，提示该钻孔内橡胶囊袋失压破损，此时可先对该钻孔内的橡胶囊袋进行回收操作，更换破损橡胶囊袋后再实施封孔操作即可保证该钻孔继续正常抽釆。
23、10、中间段失压报警及处置：当钻孔中间段由于采动影响出现大量贯通型裂隙，造成钻孔中间段浆液损失严重，第二压力传感器监测的压力急剧下降，补注浆液也不能使中间段保压，或者压力上升后短时间出现失压现象，系统就会停止继续向该钻孔中间段注入浆液，防止浆液大量涌入钻孔或者巷道，并发出声光警报，提示该钻孔中间段失压，此时可先对该钻孔单孔内瓦斯浓度进行测量，若单孔内瓦斯浓度没有出现明显降低可以不予处理，若该钻孔瓦斯浓度较之前下降过多，可对该钻孔封孔器进行回收操作，调整封孔器封孔位置或者中间段封孔浆液的密度和粘稠度，再次封孔。若果还是难于保压，证明该钻孔周围出现严重较大裂隙难以封堵，可对该钻孔进行关闭处理，以免因该钻孔发生漏气造成抽釆管路瓦斯浓度整体下降。
24、11、钻孔柔性封孔动态保压封孔保证整个钻孔始终处于一个稳定的保压抽釆状态，杜绝了传统封孔材料凝固后由于钻孔体积变大造成的漏气和钻孔体积变小挤压抽釆管破碎引起的抽釆钻孔失效现象，保障了抽釆的安全高效。
25、综上所述，本实用新型在地面进行制浆，输送到井下储浆，利用控制系统实现注浆封孔高度智能化，做到封孔压力精确自由控制、钻孔封孔始终自动保压，抽釆结束后封孔材料自动回收，封孔器也可回收重复利用，具有占用空间小、操作简单、自动化程度高、工人劳动强度低，节约成本等优点。