【技术实现步骤摘要】
本专利技术专利涉及矿井瓦斯浓度超限防治，具体为一种高抽巷瓦斯分段抽采方法。
技术介绍
1、随着我国煤炭开采的综合机械化程度提高，综采综放采煤技术日益成熟，采煤效率得到大幅提升，然而与之而来的安全问题层出不穷。尤其是高瓦斯煤层群，随着采煤工作面长度加长，开采强度加大，回采过程中瓦斯涌出骤增问题突出，极易造成上隅角、工作面和回风巷瓦斯超限，进而引发煤与瓦斯突出和瓦斯爆炸事故的发生。
2、根据实践证明，瓦斯抽采是治理矿井瓦斯灾害行之有效的主要措施，而高抽巷抽采又是针对高瓦斯煤层群采空区瓦斯抽采最主要、效果最好的措施之一。高抽巷根据布置方式的不同，主要分为走向高抽巷和倾向高抽巷。其中应用最广泛的顶板走向高抽巷抽采可以通过巷道抽采时产生的负压对采空区内的瓦斯形成牵引作用，减少采空区中瓦斯涌向工作面，降低工作面和回风巷上隅角处瓦斯浓度。在工作面的开采过程中，采空区上方岩层在重力的作用下发生变形形成不同的变形区，通常可分为垮落带、裂隙带和弯曲下沉带。裂隙带内岩层裂隙大量发育，为瓦斯运移提供了优势通道，因此通常将高抽巷布置在裂隙带中对采空区内瓦斯进行抽采。
3、然而高抽巷的精准抽采效果受到多种因素的影响，包括层位布置、抽放负压以及密闭质量等。工作面开采后，受开采扰动的影响煤层顶板覆岩应力分布随之变化，因此上覆岩层裂隙发育状态呈现多样性，瓦斯运移优势路径呈现多变性。长距离高抽巷抽采空间大，而非扰动区(煤层未开采区域)瓦斯解吸量少瓦斯浓度低，此区段增加了整体抽采的无效抽采空间，进而降低了整体瓦斯抽采效果。因此，亟需提供一种能
技术实现思路
1、针对现有高抽巷瓦斯抽采技术中出现的巷道壁面裂隙发育密闭性差、抽采负压低、无效抽采空间大使得瓦斯抽采效果不稳定的问题，本申请提供了一种高抽巷瓦斯分段抽采方法，以解决或缓解现有技术中存在的问题。
2、为实现上述目的，本申请提供了如下的技术方案：
3、本申请提供的一种高抽巷瓦斯分段抽采方法，其特征在于：包括如下几个步骤：
4、s1在工作面连续回采过程中，上覆岩层垮落导致顶板岩层裂隙充分发育，沿着工作面走向并根据工作面位置的高低将高抽巷布置在上覆岩层中；
5、s2将通过卡圈固定有可变径弹性囊袋的抽采管放置在高抽巷中，每个可变径弹性囊袋的前端连接有控制器，以完成对自动伸缩杆的控制，其中每个控制器并联有应力传感器和瓦斯浓度监测仪；
6、s3当瓦斯浓度监测仪检测到瓦斯浓度达到预设启动值时，此信号反馈给可变径弹性囊袋前端的控制器，控制器弹射开关启动，可变径弹性囊袋的自动伸缩杆延长直至可变径弹性囊袋的弹性外密封层与巷道壁贴合；当应力传感器检测到数值出现较大降低时，此信号同样反馈给控制器，控制器弹射开关启动，进而实现应力传感器和瓦斯浓度监测仪对控制器的并联控制；
7、s4随着回采工作面的推进，上覆岩层裂隙不断发育，瓦斯浓度不断升高，上覆邻近岩层应力随着裂隙充分发育而降低，位于回采工作面上部高抽巷中的的当可变径弹性囊袋在控制器作用下扩张，高抽巷被分隔成开采扰动区和非扰动区，通过抽采管完成回采工作面邻近区段瓦斯抽采；
8、s5当瓦斯浓度监测仪检测瓦斯浓度值低于预设关闭值时，此信号反馈给控制器，控制器的弹射开关关闭，可变径弹性囊袋的自动伸缩杆收回，可变径弹性囊袋与高抽巷巷道壁分离，通过弹性橡胶筛管和抽采管之间的空隙实现对可变径弹性囊袋的移动和回收，为下一阶段抽采作业做准备。
9、所述的一种高抽巷瓦斯分段抽采装置，包括抽采管、可变径弹性囊袋、自动伸缩杆、控制器、瓦斯浓度监测仪和应力传感器，其中可变径弹性囊袋通过卡圈分段固定在抽采管上，可变径弹性囊袋前端设置有控制器，用于接收瓦斯浓度监测仪和应力传感器反馈信息并及时发出动作指令，通过控制器弹射开关开启与关闭控制可变径弹性囊袋自动伸缩杆的伸缩；瓦斯浓度监测仪和应力传感器与控制器的启动开关呈并联状态。
10、优选的，所述控制器与瓦斯浓度监测仪和应力传感器连接，其中瓦斯浓度监测仪用于检测高抽巷不同区段瓦斯浓度，应力传感器用于监测高抽巷巷道壁附近岩层的应力情况。
11、优选的，所述瓦斯浓度监测仪和应力传感器与控制器的启动开关呈并联状态，当瓦斯浓度监测仪检测到瓦斯浓度达到预设启动值时，此信号反馈给控制器，控制器弹射开关启动，可变径弹性囊袋的自动伸缩杆不受限制进而延长直至可变径弹性囊袋的弹性外密封层与高抽巷巷道壁贴合，停止延伸，可变径弹性囊袋完成扩张，实现对高抽巷的阶段封堵；当应力传感器检测到巷道岩层应力值达到预设启动值时，此信号同样反馈给控制器，控制器接收到信号后发出动作指令，控制器弹射开关启动，可变径弹性囊袋的自动伸缩杆失去限制而自动延伸直至与可变径弹性囊袋的弹性外密封层与高抽巷巷道壁贴合，停止延伸，完成对可变径弹性囊袋的扩张；当瓦斯浓度监测仪检测到瓦斯浓度低于预设关闭值时，此信号反馈给控制器，控制器弹射开关关闭，可变径弹性囊袋的自动伸缩杆再次受到限制而收缩，可变径弹性囊袋随着自动伸缩杆收缩而与巷道壁分离，进而实现对抽采管的移动和回收。
12、优选的，所述的可变径弹性囊袋由铰链、自动伸缩杆、弹性内密封层、弹性外密封层和防滑凸起组成，弹性外密封层通过铰链和自动伸缩杆与弹性内密封层连接；自动伸缩杆的伸缩状态受控制器弹射开关限制，当控制器弹射开关呈开启状态时，自动伸缩杆不受限制而延伸，当控制器弹射开关闭合时，自动伸缩杆受拉伸而收缩，可变径弹性囊袋直径变短；弹性外密封层的外侧设置有防滑凸起，增加可变径弹性囊袋与高抽巷巷道壁之间的摩擦力。
13、优选的，所述的高抽巷抽采管上间隔一定距离通过卡圈固定有2个可变径弹性囊袋，每个可变径弹性囊袋前端分别设置独立的控制器、瓦斯浓度监测仪和应力传感器，通过感应高抽巷中环境变化，包括瓦斯浓度变化和巷道煤岩壁面应力变化情况，实时控制可变径弹性囊袋自动伸缩杆的伸缩，当可变径弹性囊袋收缩时，卡圈的限位器受压而回弹，可变径弹性囊袋运动不受限制，进而通过弹性橡胶筛管与抽采管之间的空隙实现对收缩的可变径弹性囊袋的移位。
14、由于采用上述的技术方案，本专利技术专利的有益效果是：
15、(1))瓦斯浓度检测仪检测到瓦斯浓度达到设定值，及时将信息反馈给可变径弹性囊袋前端的控制器，通过控制器完成对可变径弹性囊袋的针对性扩张和收缩控制，实现对高抽巷根据瓦斯浓度分段，进而完成高抽巷瓦斯精准性定区域高效抽采，可以快速达到降低瓦斯浓度的效果。
16、(2)通过对瓦斯浓度检测仪设置预设启动值和预设关闭值，进而通过控制器实现对可变径弹性囊袋的控制，可以根据瓦斯浓度实时变化情况调整抽采方案，增加了瓦斯抽采的时效性，可以从根源上有效预防瓦斯超限事故的发生。
17、(3)本专利技术增设应力传感器检测巷道岩层应力值，可以实现对煤岩巷道本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高抽巷瓦斯分段抽采方法，其特征在于：包括如下几个步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高抽巷瓦斯分段抽采装置，其特征在于：所述控制器与瓦斯浓度监测仪和应力传感器连接，其中瓦斯浓度监测仪用于检测高抽巷不同区段瓦斯浓度，应力传感器用于监测高抽巷巷道壁附近岩层的应力变化情况。
3.根据权利要求2所述的一种高抽巷瓦斯分段抽采方法，其特征在于：所述瓦斯浓度监测仪和应力传感器与控制器的启动开关呈并联状态，当瓦斯浓度监测仪检测到瓦斯浓度达到预设启动值时，此信号反馈给控制器，控制器弹射开关启动，可变径弹性囊袋的自动伸缩杆不受限制进而延长直至可变径弹性囊袋的弹性外密封层与高抽巷巷道壁贴合，停止延伸，可变径弹性囊袋完成扩张，实现对高抽巷的阶段封堵；当应力传感器检测到巷道岩层应力值达到预设启动值时，此信号同样反馈给控制器，控制器接收到信号后发出动作指令，控制器弹射开关启动，可变径弹性囊袋的自动伸缩杆失去限制而自动延伸直至与可变径弹性囊袋的弹性外密封层与高抽巷巷道壁贴合，停止延伸，完成对可变径弹性囊袋的扩张；当瓦斯浓度监测仪检测到瓦斯浓度低于预设关闭值时，此信号反馈给控制器
4.根据权利要求1所述的一种高抽巷瓦斯分段抽采装置，其特征在于：所述的可变径弹性囊袋由铰链、自动伸缩杆、弹性内密封层、弹性外密封层和防滑凸起组成，弹性外密封层通过铰链和自动伸缩杆与弹性内密封层连接；自动伸缩杆的伸缩状态受控制器弹射开关限制，当控制器弹射开关呈开启状态时，自动伸缩杆不受限制而延伸，当控制器弹射开关闭合时，自动伸缩杆受拉伸而收缩，可变径弹性囊袋直径变短；弹性外密封层的外侧设置有防滑凸起，增加可变径弹性囊袋与高抽巷巷道壁之间的摩擦力。
5.根据权利要求1所述的一种高抽巷瓦斯分段抽采装置，其特征在于：所述的高抽巷抽采管上间隔一定距离通过卡圈固定有2个可变径弹性囊袋，每个可变径弹性囊袋前端分别设置独立的控制器、瓦斯浓度监测仪和应力传感器，通过感应高抽巷中环境变化，包括瓦斯浓度变化和巷道煤岩壁面应力变化情况，实时控制可变径弹性囊袋自动伸缩杆的伸缩，当可变径弹性囊袋收缩时，卡圈的限位器受压而回弹，可变径弹性囊袋运动不受限制，进而通过弹性橡胶筛管与抽采管之间的空隙实现对收缩的可变径弹性囊袋的移位。
...【技术特征摘要】
1.一种高抽巷瓦斯分段抽采方法，其特征在于：包括如下几个步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高抽巷瓦斯分段抽采装置，其特征在于：所述控制器与瓦斯浓度监测仪和应力传感器连接，其中瓦斯浓度监测仪用于检测高抽巷不同区段瓦斯浓度，应力传感器用于监测高抽巷巷道壁附近岩层的应力变化情况。
3.根据权利要求2所述的一种高抽巷瓦斯分段抽采方法，其特征在于：所述瓦斯浓度监测仪和应力传感器与控制器的启动开关呈并联状态，当瓦斯浓度监测仪检测到瓦斯浓度达到预设启动值时，此信号反馈给控制器，控制器弹射开关启动，可变径弹性囊袋的自动伸缩杆不受限制进而延长直至可变径弹性囊袋的弹性外密封层与高抽巷巷道壁贴合，停止延伸，可变径弹性囊袋完成扩张，实现对高抽巷的阶段封堵；当应力传感器检测到巷道岩层应力值达到预设启动值时，此信号同样反馈给控制器，控制器接收到信号后发出动作指令，控制器弹射开关启动，可变径弹性囊袋的自动伸缩杆失去限制而自动延伸直至与可变径弹性囊袋的弹性外密封层与高抽巷巷道壁贴合，停止延伸，完成对可变径弹性囊袋的扩张；当瓦斯浓度监测仪检测到瓦斯浓度低于预设关闭值时，此信号反馈给控制器，控制器弹射开关关闭，可变径弹性囊袋的自动伸...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐超，郭琳，蔡永博，王凯，杨通，王文静，王娟，苑永旺，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：
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