CN105114057A - 一种智能检测瓦斯抽采钻孔封孔质量的系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

一种智能检测瓦斯抽采钻孔封孔质量的系统及检测方法，管路(2)的左端与充气泵(1)连通，管路的中部由左到右依次设置有控制阀(3)、第一气体流量传感器(4)、气体压力传感器(5)，管路(2)的右端与已密封的瓦斯抽采钻孔(13)中的抽采管(12)相连，充气泵(1)、第一气体流量传感器(4)、气体压力传感器(5)经连接线(8)与智能控制器(6)相连，智能控制器(6)与显示器(7)相连；钻孔的前端设有封孔段(11)，在封孔段(11)右侧的抽采管(12)的外壁上设置有第二气体流量传感器(10)，第二气体流量传感器通过连接线与智能控制器(6)连接。该系统操作简单、移动方便，能够实时自动检测所需数据高效快捷。

Description

一种智能检测瓦斯抽采钻孔封孔质量的系统及检测方法

技术领域

本发明涉及一种检测钻孔质量的系统，具体是一种智能检测瓦斯抽采钻孔封孔质量的系统，属于钻孔质量检测技术领域。

背景技术

煤层瓦斯抽采是防治煤与瓦斯突出的主要技术措施之一，在国内外矿井中得到了广泛的应用，通过施工钻孔抽采煤层瓦斯是煤矿治理瓦斯灾害的重要手段，而抽采钻孔的封孔质量是影响抽采效率的重要因素之一。煤层抽采钻孔的封孔质量大多根据瓦斯抽采过程中抽采瓦斯浓度来判断，这个判定时间约为15天到30天左右，且判定方式较为被动。若判定封孔质量差就需要重新封孔，既影响煤炭企业的生产进度与经济效益，还对安全生产产生威胁。目前，对检测瓦斯抽采钻孔封孔质量的专门研究相对较少，提出的一些检测瓦斯抽采钻孔封孔质量的方法，多依靠人工读数，判别指标过于单一，缺乏科学的判别模型和精确的智能分析系统，在实际应用中难以大规模推广。

中国发明专利2012年9月19号公开了一种公开号为CN102680187A的“一种检验瓦斯抽采钻孔密封质量的方法及设备”，提出了利用煤矿井下压风充入钻孔，通过人为观测压力变化来检测钻孔密封性，然而漏气指标仅仅依靠压力，没有考虑钻孔流量；中国发明专利2013年01月30号公开了一种公开号为CN102900428A的“煤层瓦斯抽采钻孔密封质量和漏气位置的检测方法”，提出了利用探测管伸入钻孔，通过钻孔内不同位置瓦斯浓度、抽采负压等判断钻孔密封质量，该方法操作复杂，且须在钻孔负压抽采条件下检测，较为被动；同时，两者都缺乏合理的智能漏气判别模型，不能科学有针对性地判别钻孔整个抽采周期(尤其是抽采初期和抽采后期)的漏气情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能检测瓦斯抽采钻孔封孔质量的系统，该系统操作简单、移动方便、能够实时自动检测所需数据，无需依靠煤矿井下风源，能在较短的时间内就可以智能检测及显示出瓦斯抽采钻孔封孔的质量，高效快捷。

为了实现上述目的，本发明提供一种智能检测瓦斯抽采钻孔封孔质量的系统，包括管路，管路的左端与充气泵连通，管路的中部由左到右依次设置有控制阀、第一气体流量传感器、气体压力传感器，管路的右端与已密封的瓦斯抽采钻孔中的抽采管相连，充气泵、第一气体流量传感器、气体压力传感器经连接线与智能控制器相连，智能控制器与显示器相连；钻孔的前端设有封孔段，在封孔段右侧的抽采管的外壁上设置有第二气体流量传感器，第二气体流量传感器通过连接线与智能控制器连接。

进一步，还包括快速接线头，与第二气体流量传感器相连的连接线穿出抽采管与所述快速接线头的一端连接，快速接线头的另一端通过连接线与智能控制器连接。

一种智能检测瓦斯抽采钻孔封孔质量的检测方法，包括以下步骤：

①关闭控制阀，设置充气泵的出口压力为P₀；

②打开控制阀，以出口压力P₀向钻孔充入气体，充气时间为T；

③封孔质量智能识别函数根据流量变化情况对封孔质量进行初始判断：若T时间后，第一气体流量传感器处的流量Q≥Q₀，判定钻孔封孔质量为差，并于显示器上显示，结束判定，智能控制器控制充气泵反转，抽出气体，卸下系统；

④如果充气T时间后，随着时间的推移第一气体流量传感器处的流量Q＜Q₀，关闭控制阀，观察气体压力传感器处压力的情况：

智能控制器根据气体压力传感器处监测到的压力，与关闭控制阀后气体压力传感器初始压力P₁对比，对封孔质量进行二次判断：气体压力传感器处压力P≥90％P₁，则判定封孔质量为优；压力50％P₁≤P≤90％P₁，则判定封孔质量为良；压力P≤50％P₁，则判定封孔质量为差；并于显示器上显示，结束判定，智能控制器控制充气泵反转，抽出气体，卸下系统。

还包括后期检测，钻孔抽采T₂后，T₂>30d，系统经快速接线头与钻孔内抽采管外壁的第二气体流量传感器相连，智能控制器分析第二气体流量传感器的读数Q₂与第二气体流量传感器的初始读数Q₁，若符合Q₂≥10％Q₁，则认为钻孔密封质量为差；否则，认为钻孔密封质量为优，并于显示器上显示，结束判定，卸下系统。

所述的封孔质量智能识别模型为：

式中：T——系统工作间，min；

Q——气体流量传感器Ⅰ流量，m³/h；

Q₀——根据钻孔体积设置的判别流量，m³/h；

T₁——关闭控制阀后钻孔内保压时间，min；

P——气体压力传感器读数，Mpa；

P₁——关闭控制阀后气体压力传感器初始读数，Mpa；

T₂——钻孔抽采时间，d；

Q₁——第二气体流量传感器Ⅱ的初始读数，m³/h；

Q₂——第二气体流量传感器Ⅱ读数，m³/h；

与现有技术相比，本发明利用系统自带的供气装置，能便捷地为系统提供风源，通过气体流量传感器与气体压力传感器能够实时检测系统的流量与压力，快速而准确，智能处理系统根据封孔质量识别模型对监控数据进行判定，并在显示器上显示结果，可以避免因人工操作不准确带来的误差。通过使钻孔内设有气体流量传感器Ⅱ，能在抽采一段时间后，只通过气体流量传感器Ⅱ和独立显示器就可以直观而快速地判断出密封质量的好坏。

附图说明

图1是本发明的工作示意图。

图中：1、充气泵，2、管路，3、控制阀，4、第一气体流量传感器，5、气体压力传感器，6、智能控制器，7、显示器，8、连接线，9、快速接线头，10、第二气体流量传感器，11、封孔段，12、抽采管，13、钻孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种智能检测瓦斯抽采钻孔封孔质量的系统，包括管路2，管路2的左端与充气泵1连通，管路2的中部由左到右依次设置有控制阀3、第一气体流量传感器4、气体压力传感器5，管路2的右端与已密封的瓦斯抽采钻孔13中的抽采管12相连，充气泵1、第一气体流量传感器4、气体压力传感器5经连接线8与智能控制器6相连，智能控制器6与显示器7相连；钻孔13的前端设有封孔段11，在封孔段11右侧的抽采管12的外壁上设置有第二气体流量传感器10，第二气体流量传感器10通过连接线8与智能控制器6连接。

还包括快速接线头9，与第二气体流量传感器10相连的连接线穿出抽采管12与所述快速接线头9的一端连接，快速接线头9的另一端通过连接线8与智能控制器6连接，快速接线头9的设置能方便显示器7与第二气体流量传感器10的安装与拆卸。

一种智能检测瓦斯抽采钻孔封孔质量的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

①关闭控制阀3，设置充气泵1的出口压力为P₀；

②打开控制阀3，以出口压力P₀向钻孔13充入气体，充气时间为T；

③封孔质量智能识别函数根据流量变化情况对封孔质量进行初始判断：若T时间后，第一气体流量传感器4处的流量Q≥Q₀，判定钻孔封孔质量为差，并于显示器7上显示，结束判定，智能控制器6控制充气泵反转，抽出气体，卸下系统；

④如果充气T时间后，随着时间的推移第一气体流量传感器4处的流量Q＜Q₀，关闭控制阀3，观察气体压力传感器5处压力的变化情况：

智能控制器6根据气体压力传感器5处监测到的压力，与关闭控制阀3后气体压力传感器5初始压力P₁对比，对封孔质量进行二次判断：气体压力传感器5处压力P≥90％P₁，则判定封孔质量为优；压力50％P₁≤P≤90％P₁，则判定封孔质量为良；压力P≤50％P₁，则判定封孔质量为差；并于显示器7上显示，结束判定，智能控制器6控制充气泵反转，抽出气体，卸下系统。

还包括后期检测，钻孔13抽采T₂后，T₂>30d，系统经快速接线头9与钻孔13内抽采管12外壁的第二气体流量传感器10相连，智能控制器6分析第二气体流量传感器10的读数Q₂与第二气体流量传感器10的初始读数Q₁，若符合Q₂≥10％Q₁，则认为钻孔密封质量为差；否则，认为钻孔密封质量为优，并于显示器7上显示，结束判定，卸下系统。

封孔质量智能识别模型为：

式中：T——系统工作间，min；

Q——气体流量传感器Ⅰ流量，m³/h；

Q₀——根据钻孔体积设置的判别流量，m³/h；

T1——关闭控制阀后钻孔内保压时间，min；

P——气体压力传感器读数，Mpa；

P1——关闭控制阀后气体压力传感器初始读数，Mpa；

T2——钻孔抽采时间，d；

Q1——第二气体流量传感器Ⅱ的初始读数，m³/h；

Q2——第二气体流量传感器Ⅱ读数，m³/h；

出口压力为P₀≤0.3MPa，为防止过高压力充入钻孔13破坏封孔段11，可以将充气泵1的出口压力P₀设为0.3MPa。

实施例

(1)关闭控制阀3，设置充气泵1出口压力为P₀≤0.3MPa，防止过高压力充入钻孔破坏封孔段11；

(2)打开控制阀3，通过充气泵1经过管路2向钻孔13充入气体，保持充气压力P₀≤0.3MPa，充气时间约为3min；

(3)封孔质量智能识别函数根据流量变化情况对封孔质量进行初始判断：若3min后，第一气体流量传感器4处的流量Q≥6m³/h，判定钻孔封孔质量为差，并于显示器7上显示，结束判定，智能控制器6控制充气泵反转，抽出气体，卸下系统；

(4)如果充气3min后，随着时间的推移第一气体流量传感器4处的流量Q＜6m³/h，关闭控制阀3，观察气体压力传感器5处压力的变化情况；

(5)智能控制器6根据气体压力传感器5处监测到的压力，与关闭控制阀3后气体压力传感器5初始压力P₁对比，对封孔质量进行二次判断：气体压力传感器5处压力P≥90％P₁，则判定封孔质量为优；压力50％P₁≤P≤90％P₁，则判定封孔质量为良；压力P≤50％P₁，则判定封孔质量为差；并于显示器7上显示，结束判定，智能控制器6控制充气泵反转，抽出气体，卸下系统。

钻孔13抽采T₂后，T₂>30d，系统经快接线头9与钻孔13内抽采管12外壁的第二气体流量传感器10相连，智能控制器6分析第二气体流量传感器10的读数Q₂与第二气体流量传感器10的初始读数Q₁，若符合Q₂≥10％Q₁，则认为钻孔密封质量为差；否则，认为钻孔密封质量为优，并于显示器7上显示，结束判定，卸下系统。

该系统智能灵活，操作简单，移动方便，检测一个钻孔用时较少，结果可靠，实用性高。

Claims (5)

1.一种智能检测瓦斯抽采钻孔封孔质量的系统，包括管路(2)，管路(2)的左端与充气泵(1)连通，管路(2)的中部由左到右依次设置有控制阀(3)、第一气体流量传感器(4)、气体压力传感器(5)，管路(2)的右端与已密封的瓦斯抽采钻孔(13)中的抽采管(12)相连，其特征在于：充气泵(1)、第一气体流量传感器(4)、气体压力传感器(5)经连接线(8)与智能控制器(6)相连，智能控制器(6)与显示器(7)相连；钻孔(13)的前端设有封孔段(11)，在封孔段(11)右侧的抽采管(12)的外壁上设置有第二气体流量传感器(10)，第二气体流量传感器(10)通过连接线(8)与智能控制器(6)连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能检测瓦斯抽采钻孔封孔质量的系统，其特征在于，还包括快速接线头(9)，与第二气体流量传感器(10)相连的连接线穿出抽采管(12)与所述快速接线头(9)的一端连接，快速接线头(9)的另一端通过连接线(8)与智能控制器(6)连接。

3.一种智能检测瓦斯抽采钻孔封孔质量的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

①关闭控制阀(3)，设置充气泵(1)的出口压力为P₀；

②打开控制阀(3)，以出口压力P₀向钻孔(13)充入气体，充气时间为T；

③封孔质量智能识别函数根据流量变化情况对封孔质量进行初始判断：若T时间后，第一气体流量传感器(4)处的流量Q≥Q₀，判定钻孔封孔质量为差，并于显示器(7)上显示，结束判定，智能控制器(6)控制充气泵反转，抽出气体，卸下系统；

④如果充气T时间后，随着时间的推移第一气体流量传感器(4)处的流量Q＜Q₀，关闭控制阀(3)，观察气体压力传感器(5)处压力的变化情况：

智能控制器(6)根据气体压力传感器(5)处监测到的压力，与关闭控制阀(3)后气体压力传感器(5)初始压力P₁对比，对封孔质量进行二次判断：气体压力传感器(5)处压力P≥90％P₁，则判定封孔质量为优；压力50％P₁≤P≤90％P₁，则判定封孔质量为良；压力P≤50％P₁，则判定封孔质量为差；并于显示器(7)上显示，结束判定，智能控制器(6)控制充气泵反转，抽出气体，卸下系统。

4.根据权利要求3所述的一种智能检测瓦斯抽采钻孔封孔质量的检测方法，其特征在于，还包括后期检测，钻孔(13)抽采T₂后，T₂>30d，系统经快速接线头(9)与钻孔(13)内抽采管(12)外壁的第二气体流量传感器(10)相连，智能控制器(6)分析第二气体流量传感器(10)的读数Q₂与第二气体流量传感器(10)的初始读数Q₁，若符合Q₂≥10％Q₁，则认为钻孔密封质量为差；否则，认为钻孔密封质量为优，并于显示器(7)上显示，结束判定，卸下系统。

5.根据权利要求4所述的一种智能检测瓦斯抽采钻孔封孔质量的系统的检测方法，其特征在于，所述的封孔质量智能识别模型为：

式中：T——系统工作间，min；

Q——气体流量传感器Ⅰ流量，m³/h；

Q₀——根据钻孔体积设置的判别流量，m³/h；

T1——关闭控制阀后钻孔内保压时间，min；

P——气体压力传感器读数，Mpa；

P1——关闭控制阀后气体压力传感器初始读数，Mpa；

T2——钻孔抽采时间，d；

Q1——第二气体流量传感器Ⅱ的初始读数，m³/h；

Q2——第二气体流量传感器Ⅱ读数，m³/h。