煤層瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性測(cè)試裝置制造方法
【專利摘要】一種煤層瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性測(cè)試裝置，屬于煤層瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性測(cè)試裝置。裝置由壓力傳感器、導(dǎo)向桿、壓力數(shù)據(jù)采集儀和加壓泵構(gòu)成。壓力傳感器由壓力感應(yīng)膠囊和進(jìn)液口構(gòu)成；導(dǎo)向桿由PVC管、卡槽和快速接頭構(gòu)成。利用加壓泵對(duì)壓力感應(yīng)膠囊加壓使其膨脹但不與瓦斯抽采鉆孔孔壁接觸，鉆孔在外力作用下收縮變形，通過壓力感應(yīng)膠囊與變形后鉆孔壁的耦合接觸來感應(yīng)附近壓力的變化，通過數(shù)據(jù)采集儀采集壓力數(shù)據(jù)，通過同一鉆孔內(nèi)多點(diǎn)壓力監(jiān)測(cè)評(píng)估鉆孔全程的變形及塌孔情況，最終判定瓦斯抽采鉆孔的穩(wěn)定性，即有效使用壽命。結(jié)構(gòu)及方法簡(jiǎn)單，易于現(xiàn)場(chǎng)操作，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)瓦斯抽采鉆孔孔徑的動(dòng)態(tài)變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯鉆孔穩(wěn)定性的實(shí)時(shí)測(cè)試、評(píng)價(jià)。
【專利說明】煤層瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性測(cè)試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種測(cè)定在煤層中施工的瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性的裝置及方法，特別是一種煤層瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性測(cè)試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)煤炭資源豐富，分布地域廣闊，但煤層賦存條件差異大，含瓦斯煤層多，瓦斯儲(chǔ)量大，同時(shí)，我國(guó)90 %以上的礦井為井工開采，高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井占礦井總數(shù)的50 %以上。因此，在煤炭開采過程中，常常伴隨著大量瓦斯的涌出。特別是隨著煤炭生產(chǎn)的高效集約化和礦井開采深度的增加，瓦斯涌出量越來越大，煤與瓦斯突出和瓦斯爆炸的威脅也越來越嚴(yán)重。瓦斯災(zāi)害已成為制約我國(guó)煤礦安全、高效生產(chǎn)的最重要因素。
[0003]解決高瓦斯煤層開采過程中瓦斯涌出問題的主要措施是瓦斯抽采，加強(qiáng)瓦斯抽采、實(shí)現(xiàn)“先抽后采”已被確立為瓦斯治理的治本之策。然而，我國(guó)煤層的構(gòu)造復(fù)雜且多強(qiáng)烈變形，許多高瓦斯煤層又均屬于低透氣性軟煤層，這就要求瓦斯抽采具有足夠的抽采時(shí)間，即抽采鉆孔具有足夠的穩(wěn)定性及有效使用期限，然而煤層尤其是軟煤層由于流變性較強(qiáng)，造成鉆孔成型后在較短時(shí)間內(nèi)(有時(shí)可能僅幾個(gè)小時(shí))即被壓實(shí)而失去抽采功能。
[0004]目前，傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)鉆孔穩(wěn)定性(有效使用壽命)的方法主要通過該鉆孔的瓦斯抽采參數(shù)(包括瓦斯?jié)舛?、流量、純量?實(shí)現(xiàn)，然而，瓦斯抽采參數(shù)受封孔質(zhì)量、串孔、數(shù)據(jù)采集等多種因素的影響，造成當(dāng)一個(gè)鉆孔的抽采參數(shù)不甚理想時(shí)，無(wú)法有效判斷是哪個(gè)或哪幾個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，不能確定鉆孔是否完全失效。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]技術(shù)問題:本實(shí)用新型的目的是針對(duì)煤礦瓦斯抽采中存在的實(shí)際問題，提供一種低成本、操作簡(jiǎn)單的煤層瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性測(cè)試裝置。
[0006]技術(shù)方案:本實(shí)用新型的煤層瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性測(cè)試裝置，包括壓力傳感器、導(dǎo)向桿、壓力數(shù)據(jù)采集儀和加壓泵；壓力傳感器與導(dǎo)向桿連接，導(dǎo)向桿通過導(dǎo)管道與壓力數(shù)據(jù)采集儀、閥門和加壓泵順序連接。
[0007]所述的壓力傳感器包括壓力感應(yīng)膠囊和連接在一側(cè)的進(jìn)液口。
[0008]所述的導(dǎo)向桿包括PVC管、卡槽和PVC管兩端的快速接頭；PVC管構(gòu)成主管道網(wǎng)絡(luò)，在主管道上圍成有卡槽，在主管道上連接有快速接頭；
[0009]所述的壓力感應(yīng)膠囊為圓柱形，長(zhǎng)度為8(Tl20 mm,最大膨脹外徑不大于60 mm,內(nèi)部充入氣體或者液體2種感應(yīng)介質(zhì)；
[0010]所述的PVC管外徑為40?50 mm,內(nèi)徑為30?40 mm,每根長(zhǎng)3?5 m,正中部有放置壓力感應(yīng)膠囊的卡槽，卡槽尺寸與壓力感應(yīng)膠囊尺寸相對(duì)應(yīng)，卡槽的軸向上尺寸略大于壓力感應(yīng)膠囊的尺寸，使壓力感應(yīng)膠囊能卡入卡槽中，徑向上不約束壓力感應(yīng)膠囊的膨脹；所述的PVC管強(qiáng)度大于感應(yīng)膠囊的強(qiáng)度，且具有一定的柔韌度，能夠滿足瓦斯鉆孔在走向方向上的較小曲折變化，同時(shí)，PVC管兩端安裝快速接頭便于多根PVC管間的連接；[0011 ] 所述的壓力數(shù)據(jù)采集儀有4個(gè)通道，即可以同時(shí)采集4個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，采集的數(shù)據(jù)可通過USB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器實(shí)時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，也可通過標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出接口與已有的KJ煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分站連接，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛妗?br> [0012]有益成果:由于采用了上述技術(shù)方案，通過瓦斯抽采鉆孔內(nèi)部布置的壓力傳感器測(cè)定附近煤體壓力的變化情況，可直接反應(yīng)傳感器附近鉆孔的收縮量、移近量，從而判定在該位置鉆孔是否出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象；在鉆孔走向上每隔一段距離即布置上述壓力傳感器，可以根據(jù)各傳感器的壓力信息綜合判定鉆孔是否失效，從而避免了之前通過瓦斯抽采參數(shù)間接反映鉆孔的穩(wěn)定性。
[0013]所述對(duì)壓力感應(yīng)膠囊加壓的壓力為0.3^0.5 MPa。當(dāng)壓力感應(yīng)膠囊對(duì)應(yīng)的傳感器讀數(shù)上升40 %以上或者為零(說明此處煤體在外力作用下將膠囊壓爆)時(shí)，說明壓力感應(yīng)膠囊對(duì)應(yīng)位置出現(xiàn)塌孔；當(dāng)80 %以上感應(yīng)膠囊對(duì)應(yīng)的傳感器讀數(shù)上升40 %以上時(shí)，說明該鉆孔完全失效。
[0014]其優(yōu)點(diǎn)在于:
[0015](1)通過多點(diǎn)應(yīng)力監(jiān)測(cè)直接測(cè)試、評(píng)估瓦斯抽采鉆孔的穩(wěn)定性(即有效使用壽命)，比其它間接測(cè)試方法相比更加準(zhǔn)確，進(jìn)而能更加有效的指導(dǎo)相似煤層及瓦斯賦存條件下的瓦斯抽采實(shí)踐；
[0016](2)數(shù)據(jù)采集儀采用4通道，節(jié)約了采集儀個(gè)數(shù)，降低了裝置的制造成本；
[0017](3)數(shù)據(jù)采集儀可以同時(shí)通過USB接口實(shí)時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和通過標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出接口與KJ煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相連，使工作人員能夠在井上即可監(jiān)測(cè)鉆孔穩(wěn)定性，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸過程出現(xiàn)故障時(shí)，可以調(diào)用USB實(shí)施存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，不至出現(xiàn)監(jiān)測(cè)盲區(qū)；
[0018](4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，操作方便，可靠性高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型煤層瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性實(shí)時(shí)測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖中，1、壓力感應(yīng)膠囊；2、進(jìn)液口 ；3、PVC管；4、卡槽；5、快速接頭；6、橡膠軟管；
7、壓力數(shù)據(jù)采集儀；8、閥門；9、加壓泵。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步的描述:
[0022]本實(shí)用新型的煤層瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性實(shí)時(shí)測(cè)試裝置，主要由壓力傳感器、導(dǎo)向桿、壓力數(shù)據(jù)采集儀7和加壓泵9構(gòu)成。壓力傳感器與導(dǎo)向桿連接，導(dǎo)向桿通過導(dǎo)管道與壓力數(shù)據(jù)采集儀7、閥門和加壓泵9順序連接。所述壓力傳感器包括壓力感應(yīng)膠囊I和連接在感應(yīng)膠囊I上的進(jìn)液口 2，壓力感應(yīng)膠囊I內(nèi)部可以注入氣體或液體作為感應(yīng)介質(zhì)。所述的導(dǎo)向桿包括PVC管3、卡槽4和PVC管兩端的快速接頭5 ；PVC管3構(gòu)成主管道網(wǎng)絡(luò)，在主管道上圍成有卡槽，在主管道上連接有快速接頭；所述的壓力感應(yīng)膠囊I為圓柱形，長(zhǎng)度為80^120 mm，最大膨脹外徑不大于60 mm,內(nèi)部充入氣體或者液體2種感應(yīng)介質(zhì)；PVC管3強(qiáng)度大于壓力感應(yīng)膠囊的強(qiáng)度，且具有一定的柔韌度，能夠滿足瓦斯鉆孔在走向方向上的較小曲折變化；所述的PVC管外徑為40~50 mm，內(nèi)徑為30~40 mm，每根長(zhǎng)3~5 m，正中部有放置壓力感應(yīng)膠囊I的卡槽4，卡槽尺寸與壓力感應(yīng)膠囊尺寸相對(duì)應(yīng)，卡槽的軸向上尺寸略大于壓力感應(yīng)膠囊的尺寸，使壓力感應(yīng)膠囊能卡入卡槽中，徑向上不約束壓力感應(yīng)膠囊的膨脹；所述的PVC管強(qiáng)度大于感應(yīng)膠囊的強(qiáng)度，且具有一定的柔韌度，能夠滿足瓦斯鉆孔在走向方向上的較小曲折變化，同時(shí)，PVC管兩端安裝快速接頭5便于多根PVC管3間的連接。所述的壓力數(shù)據(jù)采集儀7有4個(gè)通道，即可以同時(shí)采集4個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，采集的數(shù)據(jù)可通過USB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器實(shí)時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，也可通過標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出接口與已有的KJ煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分站連接，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛妗?br> 【權(quán)利要求】
1.一種煤層瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性測(cè)試裝置，其特征是:該測(cè)試裝置包括壓力傳感器、導(dǎo)向桿、壓力數(shù)據(jù)采集儀和加壓泵；壓力傳感器與導(dǎo)向桿連接，導(dǎo)向桿通過導(dǎo)管道與壓力數(shù)據(jù)采集儀、閥門和加壓泵順序連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性測(cè)試裝置，其特征是:所述的壓力傳感器包括壓力感應(yīng)膠囊和連接在一側(cè)的進(jìn)液口 ；所述的壓力感應(yīng)膠囊為圓柱形，長(zhǎng)度為8(Tl20 mm,最大膨脹外徑不大于60 mm,內(nèi)部充入氣體或者液體種感應(yīng)介質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性測(cè)試裝置，其特征是:所述的導(dǎo)向桿包括PVC管、卡槽和PVC管兩端的快速接頭；PVC管構(gòu)成主管道網(wǎng)絡(luò)，在主管道上圍成有卡槽，在主管道上連接有快速接頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤層瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性測(cè)試裝置，其特征是:所述的PVC管外徑為40、0 mm,內(nèi)徑為30?40 mm,每根長(zhǎng)3?5 m,正中部有放置壓力感應(yīng)膠囊的卡槽,卡槽尺寸與壓力感應(yīng)膠囊尺寸相對(duì)應(yīng)，卡槽的軸向上尺寸略大于壓力感應(yīng)膠囊的尺寸，使壓力感應(yīng)膠囊能卡入卡槽中，徑向上不約束壓力感應(yīng)膠囊的膨脹；所述的PVC管強(qiáng)度大于感應(yīng)膠囊的強(qiáng)度，且具有一定的柔韌度，能夠滿足瓦斯鉆孔在走向方向上的較小曲折變化，同時(shí)，PVC管兩端安裝快速接頭便于多根PVC管間的連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性測(cè)試裝置，其特征是:所述的壓力數(shù)據(jù)采集儀有4個(gè)通道，即可以同時(shí)采集4個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，采集的數(shù)據(jù)可通過USB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器實(shí)時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，也可通過標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出接口與已有的KJ煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分站連接，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛妗?br> 【文檔編號(hào)】E21B47/12GK203584405SQ201320739229
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】宋大釗, 王恩元, 孟憲義, 代林聚, 郄利敏 申請(qǐng)人:永城煤電控股集團(tuán)有限公司, 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)