《煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统及监控方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统及监控方法.pdf（8页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN104216370A43申请公布日20141217CN104216370A21申请号201410436483X22申请日20140829201310643863620131205CNG05B19/41820060171申请人煤科集团沈阳研究院有限公司地址113122辽宁省抚顺市经济开发区滨河路11号72发明人王耀锋王魁军张兴华李艳增姜文忠赵洪瑞李铁良许幸福薛伟超高中宁聂荣山谢正红74专利代理机构辽宁沈阳国兴专利代理有限公司21100代理人李丛54发明名称煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统及监控方法57摘要本发明涉及一种煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统及监控方法，。
2、包括顺序机械连接液箱、接有防爆软启动器的高压水力泵站、高压水管汇、压裂钻孔内的压裂胶囊构成执行模块，特点在于还包括控制模块电连接设在液箱内的水位传感器，设在高压水利泵站轴体处温度传感器，设在高压水利泵站油箱内的油位传感器，设在高压水管汇两端高压水管内的压力传感器及流量传感器，甲烷传感器及瓦斯断电仪构成的数据采集模块。结合监控方法。获取压力、水位、油位、温度、甲烷浓度，实现监控及超限报警或断电功能自动化，实时监测、工况识别、数据传输，详实准确地记录水射流或水力压裂增透参数并自动生成数据表及相关曲线，降低了劳动强度和安全风险。66本国优先权数据51INTCL权利要求书1页说明书4页附图2页19中华。
3、人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图2页10申请公布号CN104216370ACN104216370A1/1页21一种煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统及监控方法，包括顺序机械连接液箱、接有防爆软启动器的高压水力泵站、高压水管汇、压裂钻孔内的压裂胶囊构成执行模块，特征在于还包括控制模块电连接设在液箱内的水位传感器，设在高压水利泵站轴体处温度传感器，设在高压水利泵站油箱内的油位传感器，设在高压水管汇两端高压水管内的压力传感器及流量传感器，甲烷传感器及瓦斯断电仪构成的数据采集模块。2根据权利要求1所述的一种煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统，特征在于当高。
4、压水射流增透时，执行模块还包括高压水管汇机械连接防爆钻机后连接高压水射流喷头。3根据权利要求1所述的一种煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统，特征在于控制模块电连接由防爆计算机控制的设在钻孔附近的防爆麦克风及防爆万向摄像头，设在高压水力泵站附近的防爆麦克风及防爆固定摄像头构成的监视模块。4根据权利要求2所述的一种煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统，特征在于控制模块电连接由防爆计算机控制的设在钻孔附近的防爆麦克风及防爆万向摄像头，设在高压水力泵站附近的防爆麦克风及防爆固定摄像头构成的监视模块。5根据权利要求2所述的一种煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统，特征在于控制模块主要由PL。
5、C控制箱构成。6根据权利要求3所述的一种煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统，特征在于控制模块主要由PLC控制箱构成。7根据权利要求4所述的一种煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统，特征在于控制模块主要由PLC控制箱构成。8根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的一种煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统，特征在于高压水管汇包括高压胶管、截止阀、单向阀、卸压阀。9一种煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统的监控方法，特征在于包括当液箱水位低于限定值H1时，或温度高于限定值W1时，或油箱油位低于限定值Y时，声光报警器报警，当液箱水位低于限定值H2时，或温度高于限定值W2时，或两个。
6、压力差值绝对值大于限定值P时，或两个流量差值绝对值大于限定值L时，声光报警器报警，执行高压泵断电操作，当甲烷浓度高于限定值J时，声光报警器报警，瓦斯断电仪执行断电操作，防爆摄像头及麦克风用于监测作业过程和环境安全状况，用以指导人员操作及技术分析之用。10根据权利要求9所述的一种煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统的监控方法，特征在于H105M，W170，Y1/3油箱高度，H203M，W290，P5MPA，L20L/MIN，J1。权利要求书CN104216370A1/4页3煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统及监控方法0001技术领域0002本发明涉及远程监测与控制系统技术领域，特别涉及。
7、一种煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统及监控方法。背景技术0003瓦斯抽采是我国煤矿瓦斯治理的主要技术手段，由于我国高瓦斯、低透气性煤层约占70，煤层开采前抽采瓦斯难度大，很难取得理想的效果，使得瓦斯灾害成为制约煤矿安全的重要因素，因此，如何提高预抽率和缩短预抽期成为亟待解决的难题。0004国内外科研人员针对该问题进行了广泛深入研究，结果表明水射流割缝、水力扩孔、水力冲孔、水力化钻进等水射流措施和一些水力压裂措施是提高煤层透气性、增大钻孔抽采影响范围的有效途径。即使在地面实施水射流和水力压裂也属于高危作业，由于煤矿井下作业环境复杂、光线暗淡，而且实施上述措施需要作业工人与高压设备及煤体“。
8、短兵相接”，特别是在井下对高瓦斯或者突出煤层进行水力化增透作业时，容易造成瓦斯超限、诱发煤与瓦斯突出、水与瓦斯喷出等现象，所以其危险性远高于在地面作业。为使水力化增透作业人员远离危险源，保障作业人员的人身安全和作业过程安全可控，需要对井下水力化增透作业环境、高压水力系统等进行远程监测和控制，实现出现异常时自动断电等。0005除实现对水力化增透作业系统和周围环境的远程监测和控制外，还需要对水射流增透作业中的水压、流量和水力压裂作业过程中的水压、煤体开裂压力、注水量等技术参数进行实时监测与记录，实现现场视频、试验数据的实时传输和存储并能自动生成数据表及相关曲线，为水力化增透作业效果评估和优化提供科。
9、学、详实的数据。发明内容0006本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种用于煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统，适用于水射流和水力压裂这两种增透作业过程的远程控制以及作业过程中系统压力、流量、环境等作业参数的实时监测、存储、工况识别、数据传输，详实、准确地记录水射流或水力压裂增透参数并能自动生成数据表及相关曲线。0007本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统及监控方法，包括顺序机械连接液箱、接有防爆软启动器的高压水力泵站、高压水管汇、压裂钻孔内的压裂胶囊构成执行模块，特点在于还包括控制模块电连接设在液箱内的水位传感器，设在高压水利泵站。
10、轴体处温度传感器，设在高压水利泵站油箱内的油位传感器，设在高压水管汇两端高压水管内的压力传感器及流量传感器，甲烷传感器及瓦斯断电仪构成的数据采集模块。0008其中当高压水射流增透时，执行模块还包括高压水管汇机械连接防爆钻机后连接高压水射流喷头。说明书CN104216370A2/4页40009其中控制模块电连接由防爆计算机控制的设在钻孔附近的防爆麦克风及防爆万向摄像头，设在高压水力泵站附近的防爆麦克风及防爆固定摄像头构成的监视模块。0010其中控制模块主要由PLC控制箱构成。0011其中高压水管汇包括高压胶管、截止阀、单向阀、卸压阀。0012一种煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统的监控方法。
11、，特点在于包括当液箱水位低于限定值H1时，或温度高于限定值W1时，或油箱油位低于限定值Y时，声光报警器报警，当液箱水位低于限定值H2时，或温度高于限定值W2时，或两个压力差值绝对值大于限定值P时，或两个流量差值绝对值大于限定值L时，声光报警器报警，执行高压泵断电操作，当甲烷浓度高于限定值J时，声光报警器报警，瓦斯断电仪执行断电操作，防爆摄像头及麦克风用于监测作业过程和环境安全状况，用以指导人员操作及技术分析之用。0013其中H105M，W170，Y1/3油箱高度，H203M，W290，P5MPA，L20L/MIN，J1。0014本发明的有益效果是由控制模块控制执行模块、监视模块、数据采集模块，。
12、数据采集模块采集压力、水位、油位、温度、甲烷浓度传至控制模块，实现监控及超限报警或断电功能，监视模块监测作业过程和环境安全状况，同时实现实时监测、存储、工况识别、数据传输，详实、准确地记录水射流或水力压裂增透参数并自动生成数据表及相关曲线，提高了水力化增透作业的自动化程度，降低了人员作业劳动强度和安全风险。附图说明0015下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。0016图1本发明的原理示意图；图2本发明的高压水力压裂增透作业时结构示意框图；图3本发明的高压水力压裂增透作业时结构示意图；图4本发明的高压水射流增透作业时结构示意框图；图5本发明的高压水射流增透作业时结构示意图。0017图中1控制模。
13、块，2执行模块，3监视模块，4数据采集模块，11PLC控制箱，21液箱，22高压水力泵站，23高压水管汇，24防爆钻机，25高压水射流喷头，26防爆软启动器，27压裂钻孔，28水射流钻孔，29压裂胶囊，32防爆固定摄像头，33防爆麦克风，34防爆万向摄像头，41压力传感器，42流量传感器，43温度传感器，44水位传感器，45甲烷传感器，46瓦斯断电仪，410油位传感器。具体实施方式0018第一实施例，参见图1、图2、图3，一种煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统，包括顺序机械连接液箱21、接有防爆软启动器26的高压水力泵站22、高压水管汇23、压裂钻孔27内的压裂胶囊29构成执行模块2，特。
14、点在于还包括控制模块1电连接设在液箱21内的水位传感器44，设在高压水利泵站22轴体处温度传感器43，设在高压水利泵站22油箱内的油位传感器410，设在高压水管汇23两端高压水管内的压力传感器41及流量传感器42，设在高压水力泵站22附近和压裂钻孔27孔口处的甲烷传感器45，连接在控说明书CN104216370A3/4页5制模块1上的瓦斯断电仪46构成的数据采集模块4。其中水位传感器44选用KGY50型号，温度传感器43选用GWP100型号，油位传感器410选用KGY50型号，压力传感器41选用KGY50型号，流量传感器42选用GLW25型号，甲烷传感器45选用GJC4型号，瓦斯断电仪46选用。
15、KDG660X型号。0019第二实施例，参见图1、图4、图5，一种煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统，包括顺序机械连接液箱21、接有防爆软启动器26的高压水力泵站22、高压水管汇23、防爆钻机24、水射流钻孔28内的高压水射流喷头25构成执行模块2，特点在于还包括控制模块1电连接设在液箱21内的水位传感器44，设在高压水利泵站22轴体处温度传感器43，设在高压水利泵站22油箱内的油位传感器410，设在高压水管汇23两端高压水管内的压力传感器41及流量传感器42，设在高压水力泵站22附近和水射流钻孔28孔口处的甲烷传感器45，连接在控制模块1上的瓦斯断电仪46构成的数据采集模块4。0020。
16、其中水位传感器44选用KGY50型号，温度传感器43选用GWP100型号，油位传感器410选用KGY50型号，压力传感器41选用KGY50型号，流量传感器42选用GLW25型号，甲烷传感器45选用GJC4型号，瓦斯断电仪46选用KDG660X型号。0021第三实施例，参见图1、图2、图3，一种煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统，包括顺序机械连接液箱21、接有防爆软启动器26的高压水力泵站22、高压水管汇23、压裂钻孔27内的压裂胶囊29构成执行模块2，特点在于还包括控制模块1电连接设在液箱21内的水位传感器44，设在高压水利泵站22轴体处温度传感器43，设在高压水利泵站22油箱内的油位传。
17、感器410，设在高压水管汇23两端高压水管内的压力传感器41及流量传感器42，设在高压水力泵站22附近和压裂钻孔27孔口处的甲烷传感器45，连接在控制模块1上的瓦斯断电仪46构成的数据采集模块4。0022其中控制模块1电连接由防爆计算机31控制的设在钻孔附近的防爆麦克风33及防爆万向摄像头34，设在高压水力泵站22附近的防爆麦克风33及防爆固定摄像头32构成的监视模块3。0023其中控制模块1主要由PLC控制箱11构成。0024其中水位传感器44选用KGY50型号，温度传感器43选用GWP100型号，油位传感器410选用KGY50型号，压力传感器41选用KGY50型号，流量传感器42选用GLW。
18、25型号，甲烷传感器45选用GJC4型号，瓦斯断电仪46选用KDG660X型号，防爆摄像头34选用KBA157型号。0025第四实施例，参见图1、图4、图5，一种煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统，包括顺序机械连接液箱21、接有防爆软启动器26的高压水力泵站22、高压水管汇23、防爆钻机24、水射流钻孔28内的高压水射流喷头25构成执行模块2，特点在于还包括控制模块1电连接设在液箱21内的水位传感器44，设在高压水利泵站22轴体处温度传感器43，设在高压水利泵站22油箱内的油位传感器410，设在高压水管汇23两端高压水管内的压力传感器41及流量传感器42，设在高压水力泵站22附近和水射流。
19、钻孔28孔口处的甲烷传感器45，连接在控制模块1上的瓦斯断电仪46构成的数据采集模块4。0026其中控制模块1电连接由防爆计算机31控制的设在钻孔附近的防爆麦克风33及防爆万向摄像头34，设在高压水力泵站22附近的防爆麦克风33及防爆固定摄像头32构成的监视模块3。说明书CN104216370A4/4页60027其中控制模块1主要由PLC控制箱11构成。0028其中水位传感器44选用KGY50型号，温度传感器43选用GWP100型号，油位传感器410选用KGY50型号，压力传感器41选用KGY50型号，流量传感器42选用GLW25型号，甲烷传感器45选用GJC4型号，瓦斯断电仪46选用KDG6。
20、60X型号，防爆摄像头34选用KBA157型号。0029第五实施例，参见图1、图4、图5，一种煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统，包括顺序机械连接液箱21、接有防爆软启动器26的高压水力泵站22、高压水管汇23、防爆钻机24、水射流钻孔28内的高压水射流喷头25构成执行模块2，特点在于还包括控制模块1电连接设在液箱21内的水位传感器44，设在高压水利泵站22轴体处温度传感器43，设在高压水利泵站22油箱内的油位传感器410，设在高压水管汇23两端高压水管内的压力传感器41及流量传感器42，设在高压水力泵站22附近和水射流钻孔28孔口处的甲烷传感器45，连接在控制模块1上的瓦斯断电仪46构。
21、成的数据采集模块4。0030其中控制模块1电连接由防爆计算机31控制的设在钻孔附近的防爆麦克风33及防爆万向摄像头34，设在高压水力泵站22附近的防爆麦克风33及防爆固定摄像头32构成的监视模块3。0031其中控制模块1主要由PLC控制箱11构成。0032其中高压水管汇23包括高压胶管、截止阀、单向阀、卸压阀。0033其中水位传感器44选用KGY50型号，温度传感器43选用GWP100型号，油位传感器410选用KGY50型号，压力传感器41选用KGY50型号，流量传感器42选用GLW25型号，甲烷传感器45选用GJC4型号，瓦斯断电仪46选用KDG660X型号，防爆摄像头34选用KBA157型。
22、号。0034第六实施例，参见图1、图2、图3、图4、图5，一种煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统的监控方法，特点在于包括当液箱水位低于限定值H1时，或温度高于限定值W1时，或油箱油位低于限定值Y时，声光报警器报警，当液箱水位低于限定值H2时，或温度高于限定值W2时，或两个压力差值绝对值大于限定值P时，或两个流量差值绝对值大于限定值L时，声光报警器报警，执行高压泵断电操作，当甲烷浓度高于限定值J时，声光报警器报警，瓦斯断电仪执行断电操作，防爆摄像头及麦克风用于监测作业过程和环境安全状况，用以指导人员操作及技术分析之用。0035其中H105M，W170，Y1/3油箱高度，H203M，W290。
23、，P5MPA，L20L/MIN，J1。0036第七实施例，参见图1、图2、图3、图4、图5，一种煤矿井下水力化增透作业远程监测与控制系统的监控方法，特点在于包括当液箱水位低于限定值H1时，或温度高于限定值W1时，或油箱油位低于限定值Y时，声光报警器报警，当液箱水位低于限定值H2时，或温度高于限定值W2时，或两个压力差值绝对值大于限定值P时，或两个流量差值绝对值大于限定值L时，声光报警器报警，执行高压泵断电操作，当甲烷浓度高于限定值J时，声光报警器报警，瓦斯断电仪执行断电操作，防爆摄像头及麦克风用于监测作业过程和环境安全状况，用以指导人员操作及技术分析之用。0037其中H1048M，W172，Y1/4油箱高度，H2028M，W292，P52MPA，L22L/MIN，J08。说明书CN104216370A1/2页7图1图2图3说明书附图CN104216370A2/2页8图4图5说明书附图CN104216370A。