低瓦斯矿井异常涌出区域瓦斯智能监测抽采方法及系统

1.本发明涉及低瓦斯矿井异常涌出区域煤层安全开采领域，特别是涉及一种低瓦斯矿井异常涌出区域瓦斯智能监测抽采方法及系统。


背景技术：

2.相较于高瓦斯矿井，由于瓦斯赋存条件、地质构造等因素的不同，低瓦斯矿井也会存在区域瓦斯赋存异常，导致局部瓦斯涌出异常和事故的发生，甚至诱发煤与瓦斯突出灾害。
3.目前，国内低瓦斯矿井通常采用降低采掘速度、加强通风、改变通风布局、采取封堵措施等处理瓦斯异常涌出问题，很少有完善系统的瓦斯综合治理方案。


技术实现要素：

4.技术问题：本发明的目的在于提供一种高效、安全、探测抽采一体化的低瓦斯矿井瓦斯异常区域瓦斯智能监测抽采的方法，通过随钻实时监测瓦斯浓度和随钻瓦斯抽采一体化技术，揭示煤层瓦斯异常涌出区域，并抽采异常区域的瓦斯，该方法能够减少低瓦斯矿井瓦斯异常涌出区域的危险性，一定程度上解决了低瓦斯矿井瓦斯异常涌出治理难题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低瓦斯矿井异常涌出区域瓦斯智能监测抽采方法，包括以下步骤：a.打开钻机（10），使用抽采式钻具（8）进行钻进，钻进过程中，通过抽采式钻具（8）内的瓦斯浓度传感器（5）检测煤层中的瓦斯浓度；b.通过瓦斯浓度监控器（11）获取瓦斯浓度传感器（5）处的瓦斯浓度，当瓦斯浓度传感器（5）的瓦斯浓度超限时，钻机（10）停止钻进，使用抽采泵（13），通过抽采式钻具（8）的内管（3）抽采煤层中的瓦斯，并通过瓦斯浓度监控器（11）实时检测瓦斯浓度；c.当瓦斯浓度监控器（11）检测到瓦斯浓度低于限度时，抽采泵（13）停止抽采；d.重复执行步骤a-c，直至完成钻进。
6.本发明还提供一种用于低瓦斯矿井异常涌出区域瓦斯智能监测抽采方法的系统，包括：钻机（10），包括抽采式钻具（8），所述抽采式钻具（8）用于钻进，所述抽采式钻具（8）设有煤渣运输通道及内管（3）；瓦斯浓度探测器（7），包括瓦斯浓度传感器（5），设于所述内管（3），所述瓦斯浓度传感器（5）用于检测瓦斯浓度；抽采泵（13），连接所述内管（3）以通过所述内管（3）抽采瓦斯；瓦斯浓度监控器（11），信号连接所述钻机（10）、瓦斯浓度传感器（5）及抽采泵（13），以接收瓦斯浓度传感器（5）检测的瓦斯浓度，在浓度超限时，停止钻机（10）并启动抽采泵（13）；在浓度低于限度时，启动钻机（10）并停止抽采泵（13）。
7.进一步的，所述瓦斯浓度探测器（7）还包括：
多层滤管（6），最外层滤管与煤渣运输通道连通，瓦斯浓度传感器（5）设于所述多层滤管（6）的内部。
8.进一步的，所述钻机（10）还包括设于所述内管（3）内的通缆钻杆（4）；所述多层滤管（6）与所述通缆钻杆（4）连接，并受所述通缆钻杆（4）带动进行转动。
9.进一步的，所述述多层滤管（6）的最外层滤管直径小于或等于抽采式钻具内管（3）直径的1/2。
10.进一步的，所述系统还用于低瓦斯矿井异常涌出区域掘进工作面或采煤工作面瓦斯监测和智能抽采。
11.本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：低瓦斯矿井瓦斯的异常赋存区域具有不可预测性，利用随钻监测瓦斯浓度技术能够实时跟踪钻孔内瓦斯涌出情况，另外为了预防瓦斯超限事故，提出了低瓦斯矿井瓦斯异常涌出区域随钻瓦斯抽采技术。通过对钻孔内瓦斯浓度的实时监测，判断该开采区域是否含有瓦斯异常赋存区域，降低了因盲目开采带来的煤与瓦斯突出危险性，当探测到瓦斯浓度异区域时，采用随钻抽采瓦斯技术，将异常赋存区域的瓦斯抽取出来，并保证施工的安全性，缩短施工周期。本发明将随钻瓦斯监测与随钻瓦斯抽采技术相结合，以助于低瓦斯矿井探测与治理瓦斯异常涌出区域一体化，减少低瓦斯矿井煤层瓦斯异常涌出导致的煤与瓦斯突出事故。该方法通过调整参数能够适用于掘进工作面和采煤工作面的瓦斯监测和智能抽采，具有以下优点：施工安全性高、监测抽采一体化、经济性高、施工简单。
12.一种低瓦斯矿井异常涌出区域瓦斯智能监测抽采方法，由于采用了随钻瓦斯监测方式，可以更加准确高效地监测钻孔瓦斯浓度，揭示瓦斯异常赋存区，提高煤层开采的安全性，有效降低瓦斯异常造成的煤与瓦斯突出事故。
13.一种低瓦斯矿井异常涌出区域瓦斯智能监测抽采方法，由于采用随钻瓦斯抽采方式，在确定瓦斯异常区域后，可以及时启动抽采泵，抽采钻孔涌出的瓦斯，增加对异常区域瓦斯的控制，为后续开采煤层提供更加安全的环境。
14.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方案作进一步地详细描述。
15.图1显示的是本发明一种低瓦斯矿井异常涌出区域瓦斯智能监测抽采方法的系统的示意图。
16.图中标记为：1-钻头；2-抽采式钻具外管；3-抽采式钻具内管；4-通缆钻杆；5-瓦斯浓度传感器；6-多层滤管；7-瓦斯浓度探测器；8-抽采式钻具；9-煤层；10-钻机；11-瓦斯浓度监控器；12-阀门；13-抽采泵；14-高精度传感器；15-信息传输缆线。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施布置图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显而易见，下面所描述的实例仅仅是本发明一种实施例，而非全部实施例。本领域的普通技术人员应该清楚，本发明不受如下实施例的限制，实施例和说明书中描述的只是说明本发明的基本原理，在不脱离本发明的想法和范围的前提下，本发明还能够进行完善和改进，这些改变都落实要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。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。
实施例
18.请参阅图1，一种低瓦斯矿井异常涌出区域瓦斯智能监测抽采方法，使用系统包括：钻机10，包括抽采式钻具8，所述抽采式钻具8用于钻进，所述抽采式钻具8设有煤渣运输通道及内管3；瓦斯浓度探测器7，包括瓦斯浓度传感器5，设于所述内管3，所述瓦斯浓度传感器5用于检测瓦斯浓度；抽采泵13，连接所述内管3以通过所述内管3抽采瓦斯；瓦斯浓度监控器11，信号连接所述钻机10、瓦斯浓度传感器5及抽采泵13，以接收瓦斯浓度传感器5检测的瓦斯浓度，在浓度超限时，停止钻机10并启动抽采泵13；在浓度低于限度时，启动钻机10并停止抽采泵13。
19.所述抽采式钻具8的末端设有钻头1，其具体结构、煤渣运输通道内的具体设置等本技术未陈述部分可采用现有技术，在此不再赘述。
20.瓦斯浓度监控器11分别通过信息传输缆线15连接钻机10与抽采泵13。钻机10与抽采泵13还设有高精度传感器14以进行定位。
21.进一步的，所述瓦斯浓度探测器7还包括：多层滤管6，最外层滤管与煤渣运输通道连通，瓦斯浓度传感器5设于所述多层滤管6的内部。
22.进一步的，所述钻机10还包括设于所述内管3内的通缆钻杆4；所述多层滤管6与所述通缆钻杆4连接，并受所述通缆钻杆4带动进行转动。
23.多层滤管6可通过通缆钻杆4调整转动，起到过滤煤渣，防止煤渣堵塞瓦斯通道的作用。
24.进一步的，所述述多层滤管6的最外层滤管直径小于或等于抽采式钻具内管3直径的1/2。
25.本实施例中，所述的通缆钻杆4位于抽采式钻具内管3内，一侧固定在瓦斯浓度传感器中心位置，与其相连接，一侧通过钻机10与瓦斯浓度监视装置11连接，实时传输煤层瓦斯浓度。