一种高压水力致裂煤层注水系统技术方案

一种高压水力致裂煤层注水系统，属于技术设备领域。其特征在于：包括多个用于向煤层（22）进行注水的注水单元（3），在加压泵（6）的入口和出口处同时连接有静压注水管路（4）和动压注水管路（5），静压注水管路（4）和动压注水管路（5）同时与注水单元（3）的管路部分相连，加压泵（6）与控制箱（9）相连并由控制箱（9）实现控制，注水单元（3）的电路部分同时与控制箱（9）连接。在本高压水力致裂煤层注水系统中，通过设置静压注水管路和动压注水管路，实现了对煤层进行动压和静压结合的注水方式，实现了注水压力和注水量的精确控制，大大提高了注水效果。

High pressure hydraulic fracturing coal seam water injection system

The utility model relates to a high-pressure hydraulic fracturing coal seam water injection system, which belongs to the technical equipment field. Characterized by comprising a plurality of to the coal seam (22) injection unit of water (3), (6) the pressure pump at the entrance and exit at the same time connected with the static pressure water injection pipeline (4) and dynamic pressure water injection pipeline (5), (4) water injection pipeline static pressure and dynamic pressure water injection pipeline (5 at the same time) and injection unit (3) connected to the pipeline, the pressure pump (6) and a control box (9) connected by a control box (9) to achieve control, water injection unit (3) of the circuit part and the control box (9) connection. In the high-pressure hydraulic fracturing of coal seam water injection system, by setting the static pressure and dynamic pressure water injection pipeline of water injection pipeline, realizing the dynamic water pressure and static pressure based on coal seam, the injection pressure and injection volume of precise control, greatly improving the effect of water injection.

【技术实现步骤摘要】

一种高压水力致裂煤层注水系统，属于技术设备领域。
技术介绍
煤层注水是回采前在煤层中预先施工注水钻孔，将压力水溶液注入煤层中，增加煤体水分，从而改变其物理力学性质，以达到预防煤层灾害事故的目的。煤层注水不仅可以起到降低煤尘的作用，而且还可以从根本上预防煤与瓦斯突出、冲击地压等灾害的发生。国内多数冲击地压煤矿防冲工程主要有爆破卸压、煤层注水卸压、大直径钻孔卸压，其中煤层注水卸压工程具有降低煤层应力集中，软化煤层并从根本上降低煤层冲击倾向性的优点，而且还可以实现降低煤炭生产过程中粉尘浓度的效果。但现有煤层注水设备及方法通常需要较长时间，占用人工多，管理难度大，注水压力和注水量无法实现精确控制。鉴于上述情况，急需创新一种煤层注水自动化监控装置及方法，实现集中监控、减少煤层注水人工、提高运行效率。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种通过设置动压注水管路和静压注水管路，实现了对煤层进行动压和静压结合的注水方式，实现了注水压力和注水量的精确控制，大大提高了注水效果的高压水力致裂煤层注水系统。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：该高压水力致裂煤层注水系统，其特征在于：包括多个用于向煤层进行注水的注水单元，在加压泵的入口和出口处同时连接有静压注水管路和动压注水管路，静压注水管路和动压注水管路同时与注水单元的管路部分相连，加压泵与控制箱相连并由控制箱实现控制，注水单元的电路部分同时与控制箱连接。优选的，在所述的注水单元的管路部分中，所述的动压注水管路连接注水单元电磁阀后连接至注水单元流量计的入口处；所述的静压注水管路串联注水单元单向阀之后同时连接至注水单元流量计的入口处，注水单元流量计的出口串联注水单元压力变送器之后汇入注水总管路，在注水总管路上引出用于对煤层进行注水的管路。优选的，在所述的注水单元电磁阀的两端分别设置有注水单元手动阀。优选的，在所述的注水单元的电路部分中，控制箱引出的信号线路同时连接每一组注水单元中九通接线盒以及三通接线盒的一端，九通接线盒同时连接注水单元压力变送器的信号输出端以及注水单元电磁阀的信号输入端；每一组注水单元中的三通接线盒连接注水单元流量计的信号输出端，每一组注水单元中的三通接线盒还同时与另外一组注水单元中的三通接线盒连接。优选的，在所述的加压泵的入口和出口处分别设置有用于对加压泵入水压力和出水压力进行检测的压力变送器，压力变送器与所述的控制箱相连。优选的，所述的加压泵通过开停传感器和馈电开关与控制箱连接。与现有技术相比，本技术所具有的有益效果是：1、在本高压水力致裂煤层注水系统中，通过设置静压注水管路和动压注水管路，实现了对煤层进行动压和静压结合的注水方式，实现了注水压力和注水量的精确控制，大大提高了注水效果。2、通过在注水单元中设置注水单元流量计，方便对判断每个注水单元输出的水的总量进行监测。3、通过安装在注水单元中的注水单元压力变速器，方便对注水过程中是否出现漏水进行判断。4、通过安装在数据监测钻孔中的湿度传感器方便对煤层湿度进行监测，并对应得到煤层含水率的数据，方便对注水效果进行判断。5、在加压泵的加压单元的进水管路（静压注水管路）和出水管路（动压注水管路）上分别设置有对进水压力和出水压力进行检测的压力变速器，通过压力变化情况，实现了对加压泵是否存在缺水故障情况进行判断。附图说明图1为高压水力致裂煤层注水系统结构示意图。图2为高压水力致裂煤层注水系统注水单元管路连接示意图。图3为高压水力致裂煤层注水系统注水单元电路连接示意图。其中：1、环网交换机2、网络延长器3、注水单元4、静压注水管路5、动压注水管路6、加压泵7、开停传感器8、馈电开关9、控制箱10、注水总管路11、注水单元压力变送器12、注水单元流量计13、注水单元电磁阀14、注水单元单向阀15、注水单元手动阀16、供电线路17、信号线路18、四通接线盒19、九通接线盒20、三通接线盒21、电源箱22、煤层23、注水钻孔24、数据监测钻孔25、注水管路。具体实施方式图1~3是本技术的最佳实施例，下面结合附图1~3对本技术做进一步说明。如图1所示，高压水力致裂煤层注水系统，包括控制箱9，馈电开关8一端与控制箱9连接，另一端通过开停传感器7与加压泵6连接。在加压泵6的加压单元的入口连接有静压注水管路4，静压注水管路4中的水经过加压泵6的加压单元加压之后在加压单元的输出口由动压注水管路5输出，动压注水管路5连接到并列设置的多个注水单元3中，静压注水管路4同时连接到并列设置的多个注水单元3中，因此通过注水单元3可实现对煤层22的动压注水和静压注水。在加压泵6的加压单元的进水管路（静压注水管路4）和出水管路（动压注水管路5）上分别设置有对进水压力和出水压力进行检测的压力变速器，通过压力变化情况，判断加压泵6是否存在缺水故障，提供报警及缺水失压停泵保护，压力变速器的信号输出端连接至控制箱9内，在动压注水管路5中还设置有单向阀。在控制箱9的端口上通过导线还连接有两组网络延长器2，网络延长器2与环网交换机1相连，环网交换机1同时与调度室的上位机（图中未画出）接入控制环网内，调度室的上位机同时兼备系统的显示、数据的存储以及OPC发布的功能。在进行实际操作时，在煤层22上开设多个注水钻孔23，然后在每个注水钻孔23的一侧配套设置数据监测钻孔24，从注水总管路10中引出多根注水管路25，并将注水管路25对应装入注水钻孔23内对煤层22进行注水，在每个注水钻孔23一侧的数据监测钻孔24内安装用于对煤层22注水参数进行检测的传感器，如用于对煤层22的湿度进行检测的湿度传感器以及用于对煤层22的应力进行监测的应力传感器。在如图2所示的注水单元管路连接示意图中，动压注水管路5连接注水单元电磁阀13后连接至注水单元流量计12的入口处，在注水单元电磁阀13的输入端和输出端的管路上还分别设置有注水单元手动阀15。静压注水管路4串联注水单元单向阀14之后同时连接至注水单元流量计12的入口处。注水单元流量计12的出口端通过管路串联注水单元压力变送器11之后汇入注水总管路10中。在本高压水力致裂煤层注水系统中，设置有三组注水单元3，在实际进行实施时，也可以设置其他数量的注水单元3。所有注水单元3的输出端同时汇入注水总管路10中，在对煤层22进行注水时，在注水总管路10上引出相应的管路，并将管路伸入煤层22的钻孔内，对煤层22进行注水。在如图3所示的注水单元电路连接示意图中，由控制箱9引出的信号线路17同时连接每一组注水单元3中九通接线盒19以及三通接线盒20的一端。每一组注水单元3中的九通接线盒19同时连接注水单元压力变送器11的信号输出端以及注水单元电磁阀13的信号输入端，用于将注水单元压力变送器11测得的压力数据送至控制箱9内，以及实现控制箱9内控制器对注水单元电磁阀13工作状态的控制。每一组注水单元3中的三通接线盒20连接注水单元流量计12的信号输出端，用于将注水单元流量计12输出的流量信号送至控制箱9内，每一组注水单元3中的三通接线盒20还同时与另外一组注水单元3中的三通接线盒20连接，实现所有注水单元3中的三通接线盒20与控制箱9的连接。将供电电源引入的供电线路16与每组注水单元3中的四本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压水力致裂煤层注水系统，其特征在于：包括多个用于向煤层（22）进行注水的注水单元（3），在加压泵（6）的入口和出口处同时连接有静压注水管路（4）和动压注水管路（5），静压注水管路（4）和动压注水管路（5）同时与注水单元（3）的管路部分相连，加压泵（6）与控制箱（9）相连并由控制箱（9）实现控制，注水单元（3）的电路部分同时与控制箱（9）连接。

【技术特征摘要】
1.一种高压水力致裂煤层注水系统，其特征在于：包括多个用于向煤层（22）进行注水的注水单元（3），在加压泵（6）的入口和出口处同时连接有静压注水管路（4）和动压注水管路（5），静压注水管路（4）和动压注水管路（5）同时与注水单元（3）的管路部分相连，加压泵（6）与控制箱（9）相连并由控制箱（9）实现控制，注水单元（3）的电路部分同时与控制箱（9）连接。2.根据权利要求1所述的高压水力致裂煤层注水系统，其特征在于：在所述的注水单元（3）的管路部分中，所述的动压注水管路（5）连接注水单元电磁阀（13）后连接至注水单元流量计（12）的入口处；所述的静压注水管路（4）串联注水单元单向阀（14）之后同时连接至注水单元流量计（12）的入口处，注水单元流量计（12）的出口串联注水单元压力变送器（11）之后汇入注水总管路（10），在注水总管路（10）上引出用于对煤层（22）进行注水的管路。3.根据权利要求2所述的高压水力致裂煤层注水系统，其特征在于：在所述的注水单元电磁阀（13...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭晓胜，刘业献，任文涛，刘志刚，张金魁，崔保阁，葛德志，党红蔻，张呈祥，李杨杨，
申请(专利权)人：山东唐口煤业有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37