一种高瓦斯煤矿回采工作面瓦斯浓度调控方法及系统与流程

技术特征：
1.一种高瓦斯煤矿回采工作面瓦斯浓度调控方法，其特征在于，当高瓦斯煤矿回采工作面局部瓦斯异常增高或快速回采，第j个工作面发生瓦斯超限时，所述方法包括：
①
高负压抽采支管抽采能力调节在调节周期t下采用预设调节程序，调节第j个高负压抽采支管智能调节阀开度，降低所述第j个高负压抽采支管邻近的高负压抽采支管智能调节阀开度，增强所述第j个高负压抽采支管的抽采能力，直到所述第j个高负压抽采支管的瓦斯抽采纯量的增长量低于上一调节周期瓦斯抽采纯量增长量的第一百分比阈值，停止调节各高负压抽采支管的智能调节阀；
②
低负压抽采支管抽采能力调节在调节周期t下采用所述预设调节程序，调节第j个低负压抽采支管智能调节阀开度，降低所述第j个低负压抽采支管邻近的低负压抽采支管智能调节阀开度，增强所述第j个低负压抽采支管的抽采能力，直到所述第j个低负压抽采支管的瓦斯抽采纯量的增长量低于上一调节周期瓦斯抽采纯量增长量的第二百分比阈值，停止调节各低负压抽采支管的智能调节阀；
③
高负压抽采单元管抽采能力调节增加距离所述第j个工作面最近的x个高负压抽采单元管的智能调节阀开度，同时降低其他高负压抽采单元管的智能调节阀开度，提高工作面附近区域抽采单元的抽采能力；当所述高负压抽采单元管的瓦斯抽采纯量的增长率为负后，停止调节所述第j个工作面的所述高负压抽采单元管的智能调节阀；
④
低负压抽采单元管抽采能力调节以所述低负压抽采支管瓦斯的抽采纯量为优化目标，在调节周期t下利用所述预设调节程序，依次调节所述第j个工作面的所述低负压抽采支管各抽采单元管智能调节阀的开度，当所述低负压抽采支管的瓦斯抽采纯量提高至预设第一纯量阈值，或提高量不足所述预设第一纯量阈值但所述瓦斯抽采纯量已达到最大值时，停止调节所述第j个工作面的所述低负压抽采支管各抽采单元管的智能调节阀；当所述第j个工作面恢复正常生产后，为了降低低负压抽采支管因抽采负压增大而增加的漏风量，以各抽采单元的瓦斯浓度为优化目标，在调节周期t下利用所述预设调节程序，调节所述第j个工作面的所述低负压抽采支管各抽采单元管的智能调节阀的开度，当所述各抽采单元的瓦斯浓度值均达到最大后，停止调节所述各抽采单元管的智能调节阀的开度，实现矿井瓦斯抽采系统的正常运行。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当高瓦斯煤矿回采工作面正常生产时，所述方法还包括：
①
调节智能调节阀的开度，采集单个抽采单元在不同抽采负压p下抽采单元的瓦斯抽采纯量q，拟合得到两者的函数关系式p＝f(q)，并分析瓦斯抽采单元的最佳抽采负压p'；
②
通过所述智能调节阀调节所述抽采单元保持所述最佳抽采负压，采集并记录所述瓦斯抽采纯量的实时数据，拟合得到所述抽采单元的所述瓦斯抽采纯量和时间t的函数:q＝f(t)；
③
随着瓦斯的抽采，抽采单元管抽采效率逐渐降低，当q＝f(t)的一阶导数大于负1后，在调节周期t下采用所述预设调节程序，降低所述智能调节阀的阀门开度，直到所述瓦斯抽
采浓度c提高至预设第二纯量阈值，或提高量达到预设第二纯量阈值但所述瓦斯抽采纯量已达到最大值时，停止调节所述智能调节阀的阀门开度。3.根据权利要求1至2任一所述的方法，其特征在于，所述预设调节程序包括：设定时间t为调节周期，以监测抽采管道的瓦斯抽采纯量q或瓦斯抽采浓度c增加为调节目标，由数据采集系统记录每一所述调节周期的所述瓦斯抽采纯量或所述瓦斯抽采浓度，通过数据处理系统将当前调节周期的所述瓦斯抽采纯量或所述瓦斯抽采浓度与上一调节周期的所述瓦斯抽采纯量或所述瓦斯抽采浓度做对比，并生成指令以调节智能调节阀门的开度；当所述瓦斯抽采纯量或所述瓦斯抽采浓度增加，则控制所述智能调节阀门的调节方向和上一周期相同，如果所述瓦斯抽采纯量或所述瓦斯抽采浓度减少，则控制所述智能调节阀门的调节方向和上一周期相反；如果最近两个周期所述瓦斯抽采纯量或所述瓦斯抽采浓度变化幅度低于第三百分比阈值，则减小所述智能调节阀门的调节量；如果所述瓦斯抽采纯量或所述瓦斯抽采浓度调节到设定阈值，则本周期不调节所述智能调节阀门。4.一种高瓦斯煤矿回采工作面瓦斯浓度调控系统，其特征在于，所述调控系统包括瓦斯抽采泵站、高负压瓦斯抽采系统、低负压瓦斯抽采系统、数据采集系统、数据处理系统、智能调节阀；所述瓦斯抽采泵站包括高负压瓦斯抽采泵和低负压瓦斯抽采泵；所述高负压瓦斯抽采系统包括高负压抽采主管、高负压抽采干管、高负压抽采支管、高负压抽采单元管，所述高负压抽采单元管连接多个并联的抽采钻孔；所述低负压瓦斯抽采系统包括低负压抽采主管、低负压抽采干管、低负压抽采支管、低负压抽采单元管，所述低负压抽采单元管分别为回采工作面采空区瓦斯抽采不同抽采工艺管路；其中，所述高负压抽采单元管和所述低负压抽采单元管是所述瓦斯浓度调控系统的最小调控单位，用于抽采单个工作面具体区域的瓦斯。5.根据权利要求4所述的调控系统，其特征在于，所述瓦斯抽采泵站用于为所述高负压瓦斯抽采系统和所述低负压瓦斯抽采系统提供动力。6.根据权利要求4所述的调控系统，其特征在于，所述数据采集系统为各类传感器组成的系统，用于采集抽采管路信息，包括瓦斯浓度传感器、抽采负压传感器、温度传感器、抽采流量传感器。7.根据权利要求4所述的调控系统，其特征在于，所述数据处理系统用于在回采工作面瓦斯浓度超限时，根据各高负压抽采干管、高负压支管、高负压抽采单元管、各低负压抽采干管、低负压支管、低负压抽采单元管的管路监控信息，生成调节指令，并发送给所述智能调节阀。8.根据权利要求4所述的调控系统，其特征在于，所述智能调节阀能够根据数据处理系统的指令调节阀门开度，控制抽采管路负压的变化，进而调节所述抽采管路的瓦斯抽采能力。

技术总结
本发明提出一种高瓦斯煤矿回采工作面瓦斯浓度智能调控方法及系统。其中，调控系统包括瓦斯抽采泵站、高负压瓦斯抽采系统、低负压瓦斯抽采系统、数据采集系统、数据处理系统、智能调节阀，并将高负压瓦斯抽采系统和低负压瓦斯抽采系统均划分为主管、干管、支管和单元等四级进行管理，通过设定的最优调节程序，从预抽和边采边抽两个层面提供了瓦斯抽采智能调节的步骤，在保障全矿井瓦斯抽采效果的前提下，实现短期内回采工作面瓦斯浓度迅速降低的目的，为工作面的快速高效推进创造有利条件。为工作面的快速高效推进创造有利条件。为工作面的快速高效推进创造有利条件。


技术研发人员：吕平洋 王双勇
受保护的技术使用者：北京龙软科技股份有限公司
技术研发日：2021.08.10
技术公布日：2021/10/19