本發(fā)明涉及煤層鉆孔密封及測量裝置，具體是一種隨鉆快速密封煤層鉆孔的測量裝置。

背景技術：

眾所周知，在煤礦井下，不管是測定煤層瓦斯壓力和煤層鉆孔瓦斯流量，還是瓦斯抽采，都需要對煤層鉆孔進行密封,傳統(tǒng)的煤層鉆孔密封，均需先退出鉆桿，然后，再向鉆孔內送入封孔材料，并密封鉆孔,這種方法對于瓦斯抽采來說，影響不是很大，但是，對于瓦斯壓力和鉆孔瓦斯流量測定工作來說，具有較大影響：（1）對于封孔測壓，即使補氣，也會影響瓦斯壓力測定時間和測定結果的真實性；（2）對于封孔測定鉆孔瓦斯流量，既會增加測定時間，也可能錯過瓦斯流量的最高峰值，使得測定結果偏低。

對于煤層鉆孔隨鉆快速密封的測量裝置研發(fā)方面，只有專利號為CN200610040222.1的發(fā)明專利公開了一種預測煤巷突出的連續(xù)鉆進流量法及其裝置，該裝置只能測定瓦斯流量，不能測定瓦斯壓力，另外，它將煤渣與瓦斯氣體分離，并且還涉及到防爆和數據集成、采集與顯示問題，裝置特別復雜，不便于煤礦井下使用。

技術實現要素：

本發(fā)明旨在解決上述問題，從而提供一種能夠準確測定煤層瓦斯壓力和鉆孔瓦斯流量的隨鉆快速密封煤層鉆孔的測量裝置。

本發(fā)明解決所述問題，采用的技術方案是：

一種隨鉆快速密封煤層鉆孔的測量裝置，包括鉆頭、鉆桿、鉆機、氣體導流鋼管、壓力表/流量計，鉆桿為中空兩段式結構，裝有鉆頭的一段鉆桿固接有鋼管，鋼管另一端通過螺紋結構與另一段鉆桿連接，氣體導流鋼管設置在鋼管和兩段鉆桿內，鋼管內兩端分別設有伸縮腔體，伸縮腔體內填充有膨脹液，鋼管外套裝有硅膠圈，硅膠圈兩端分別通過液壓缸與兩個伸縮腔體連接，鉆機反轉帶動氣體導流鋼管擠壓兩個伸縮腔體內的膨脹液，并通過兩個液壓缸擠壓硅膠圈兩端，使硅膠圈徑向膨脹密封鉆孔。

采用上述技術方案的本發(fā)明，與現有技術相比，其突出的特點是：

①在煤層鉆進過程中不用拔出鉆桿，停止鉆進，反轉鉆機，即可密封煤層鉆孔、測定煤層瓦斯壓力或鉆孔瓦斯流量，既快速，又準確、可靠。

②結構簡單，便于操作，提高了測量工作效率。

作為優(yōu)選，本發(fā)明更進一步的技術方案是：

氣體導流鋼管一端通過第一固定密封圈與裝有鉆頭的一段鉆桿連接，氣體導流鋼管另一端與壓力表/流量計連接，氣體導流鋼管上套裝有密封軸承聯軸器，密封軸承聯軸器與另一段鉆桿靠近鉆頭一端連接。

壓力表/流量計通過螺紋結構與氣體導流鋼管連接。

伸縮腔體包括大圓盤和圓盤，大圓盤設在膨脹液靠近鉆頭一端，圓盤設在膨脹液另一端，大圓盤外圈通過滑動密封圈與鋼管連接，大圓盤內圈固接在氣體導流鋼管上，圓盤外圈固接在鋼管內，圓盤內圈通過第二固定密封圈與氣體導流鋼管連接；液壓缸缸體內設有與硅膠圈相互頂推的活塞，活塞相對硅膠圈一端套裝有置于缸體內的第三固定密封圈，活塞另一端連接有置于缸體內的小圓盤。鉆機反轉時，通過氣體導流鋼管帶動大圓盤向后移動，擠壓兩個伸縮腔體內的膨脹液，并通過液壓傳動推動小圓盤和活塞分別擠壓硅膠圈兩端，迫使硅膠圈徑向膨脹，密封煤層鉆孔。

兩個液壓缸缸體內的活塞與硅膠圈之間分別設有套裝在鋼管上的環(huán)形圓盤，活塞通過液壓傳動擠壓硅膠圈兩端的環(huán)形圓盤，并通過環(huán)形圓盤擠壓硅膠圈，確保硅膠圈快速徑向膨脹，密封煤層鉆孔。

每段鉆桿包括多個麻花鉆桿，麻花鉆桿通過銷釘依次首尾套接，套接在里面的麻花鉆桿端部通過錐面和密封圈組合接頭與氣體導流鋼管連接。

錐面和密封圈組合接頭的錐面角度為30°。

另一段鉆桿另一端通過銷釘連接有聯接器，聯接器另一端與鉆機焊接。

附圖說明

圖1 是本發(fā)明實施例結構示意圖；

圖2 是圖1中A的局部放大圖；

圖3 是圖1中B的局部放大圖；

圖4 是圖1中C的局部放大圖；

圖5 是圖1中D的局部放大圖；

圖中：煤層1；鉆頭2；第一鉆桿3；鋼管4；硅膠圈5；氣體導流鋼管6；第二鉆桿7；銷釘8；第三鉆桿9；壓力表/流量計10；聯接器11；鉆機12；第一固定密封圈13；第一大圓盤14；滑動密封圈15；膨脹液16；第一液壓缸17；環(huán)形圓盤18；第一圓盤19；第二固定密封圈20；第三固定密封圈21；第一活塞22；第一小圓盤23；第一伸縮腔體24；第二大圓盤25；第二伸縮器腔體26；第二小圓盤27；第二活塞28；第二圓盤29；第二液壓缸30；密封軸承聯接器31；錐面和密封圈組合接頭32。

具體實施方式：

下面結合實施例對本發(fā)明作進一步說明，目的僅在于更好地理解本發(fā)明內容，因此，所舉之例并不限制本發(fā)明的保護范圍。

參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5，第一鉆桿3兩端分別與鉆頭2和鋼管4焊接，鋼管4另一端通過螺紋結構與第二鉆桿7連接，第二鉆桿7另一端通過銷釘8與第三鉆桿9套接，第三鉆桿9另一端通過銷釘8與聯接器11連接，聯接器11另一端焊接有鉆機12，第一鉆桿3、第二鉆桿7和第三鉆桿9均為中空結構，氣體導流鋼管6置于第一鉆桿3、鋼管4、第二鉆桿7和第三鉆桿9內的中心，第一鉆桿3內設有套裝在氣體導流鋼管6一端上的第一固定密封圈13，第三鉆桿9上設有通過螺紋結構與氣體導流鋼管6另一端連接的壓力表/流量計10，第二鉆桿7與鋼管4連接一端焊接有套裝在氣體導流鋼管6上的密封軸承聯軸器31，第三鉆桿9套接在第二鉆桿7內的端部通過錐面和密封圈組合接頭32與氣體導流鋼管6連接，鋼管4內兩端分別設有第一伸縮腔體24和第二伸縮腔體26，第一伸縮腔體24和第二伸縮腔體26內分別填充有膨脹液16，第一伸縮腔體24包括第一大圓盤14和第一圓盤19，第二伸縮腔體26包括第二大圓盤25和第二圓盤29，第一大圓盤14和第二大圓盤25分別設置在每段膨脹液16靠近鉆頭2一端，第一圓盤19和第二圓盤29分別設置在每段膨脹液16另一端，第一大圓盤14和第二大圓盤25外圈分別通過滑動密封圈15與鋼管4連接，第一大圓盤14和第二大圓盤25內圈分別固接在氣體導流鋼管6上，第一圓盤19和第二圓盤29外圈分別固接在鋼管4內，第一圓盤19和第二圓盤29內圈分別通過第二固定密封圈20與氣體導流鋼管6連接，鋼管4外套裝有硅膠圈5，硅膠圈5兩端的鋼管4上分別加工有與第一伸縮腔體24和第二伸縮腔體26連通的第一液壓缸17和第二液壓缸30，第一液壓缸17和第二液壓缸30的缸體內分別裝有與硅膠圈5相互頂推的第一活塞22和第二活塞28，第一活塞22和第二活塞28相對硅膠圈5一端分別套裝有置于缸體內的第三固定密封圈21，第一活塞22和第二活塞28另一端分別連接有置于缸體內的第一小圓盤23和第二小圓盤27，第一活塞22與硅膠圈5之間以及第二活塞28與硅膠圈5之間分別設有套裝在鋼管4上的環(huán)形圓盤18，鉆機12反轉帶動氣體導流鋼管6通過第一大圓盤14和第二大圓盤25擠壓第一伸縮腔體24和第二伸縮腔體26內的膨脹液16，并通過第一液壓缸17和第二液壓缸30擠壓硅膠圈5兩端使其徑向膨脹。

鉆頭2為煤電鉆鉆頭，直徑50mm；第一鉆桿3、第二鉆桿7和第三鉆桿9均為為空心麻花鉆桿，長1000mm，直徑42mm；第一固定密封圈13為O型密封圈，外徑15mm，內徑8mm；第一大圓盤14和第二大圓盤25的制作材料為不銹鋼，直徑34mm，厚2mm；膨脹液16由水和乳化液組成，體積比例為10：1；鋼管4為圓形鋼管，長1500mm，外徑40mm，壁厚2mm，制作材料為不銹鋼；第一小圓盤23和第二小圓盤27的制作材料為不銹鋼，直徑4mm，厚2mm；第一活塞22和第二活塞28的制作材料為不銹鋼，直徑2mm，長20mm；第三固定密封圈21為O型密封圈，外徑5mm，內徑1.5mm；環(huán)形圓盤18的制作材料為不銹鋼，外徑44mm，內徑40mm，厚2mm；硅膠圈5長1200mm，外徑50mm，厚5mm；滑動密封圈15為O型密封圈，外徑37mm，內徑33mm；第二固定密封圈20為O型密封圈，外徑10mm，內徑8mm；第一圓盤19和第二圓盤29的制作材料為不銹鋼，外徑38mm，內徑10mm，厚2mm；氣體導流鋼管6的制作材料為不銹鋼，外徑10mm，內徑8mm，厚1mm；密封軸承聯接器31的制作材料為不銹鋼，外徑20mm，內徑10mm，長5mm；錐面和密封圈組合接頭32的錐面角度為30°，錐面和密封圈組合接頭32的密封圈為O型密封圈，外徑10mm，內徑7mm；銷釘8的直徑為4mm，長15mm；壓力表/流量計10為YTXC-150-Z防震壓力表/LP-SF10LP-SF10型浮子流量計；聯接器11的制作材料為不銹鋼，直徑36mm，長200mm；鉆機12為ZM15型煤電鉆。

安裝和使用過程為：

預先將兩個環(huán)形圓盤18及硅膠圈5套在鋼管4上，將第一大圓盤14、第一圓盤19、第二大圓盤25、第二圓盤29、膨脹液16、滑動密封圈15、第二固定密封圈20和氣體導流鋼管6置于鋼管4內，并在鋼管4上加工制作好第一液壓缸17和第二液壓缸30，在第一液壓缸17和第二液壓缸30缸體內安裝好第一活塞22、第二活塞28、第一小圓盤23、第二小圓盤27、第三固定密封圈21。

將第一固定密封圈13內置于第一鉆桿3內，再將鉆頭2、第一鉆桿3和鋼管4連接好，且氣體導流鋼管6穿過第一固定密封圈13，在第二鉆桿7上焊接密封軸承聯接器31，將第二鉆桿7與鋼管4連接，直至密封軸承聯接器31與氣體導流鋼管6連接好為止，密封軸承聯接器31采用氣體導流鋼管6做其內圈，第二鉆桿7的端頭與密封軸承聯接器31相連接，可確保第二鉆桿7旋轉時，鋼管4內部的部件只伸縮而不旋轉。

將第三鉆桿9與第二鉆桿7連接，直至錐面和密封圈組合接頭32與氣體導流鋼管6連接好為止，然后在第三鉆桿9上安裝聯接器11和鉆機12。

鉆機12順轉向煤層1內鉆進，整個裝備深入煤層鉆孔，待鉆進到預定位置，停止鉆進，讓鉆機12反向旋轉，第二鉆桿7與鋼管4逐漸分離，并通過密封軸承聯接器31帶動氣體導流鋼管6向后移動，而鋼管4不動，第一大圓盤14、第二大圓盤25以及滑動密封圈15也一起移動，而第一圓盤19、第二圓盤29以及第二固定密封圈20則固定不動，導致第一伸縮腔體24和第二伸縮腔體26內的膨脹液16受到擠壓，受到擠壓的膨脹液16通過液壓傳動，推動對應的第一小圓盤23、第二小圓盤27、第一活塞22和第二活塞28向中間移動，擠壓硅膠圈5兩側的環(huán)形圓盤18，從而使得硅膠圈5軸向受壓，硅膠圈5具有很好的彈性，在軸向壓力作用下，自動變形縮短，并徑向膨脹，密封煤層鉆孔，再裝上壓力表/流量計10，即可測定煤層瓦斯壓力或鉆孔瓦斯流量，實現在不退鉆桿條件下密封鉆孔，測定數據，即隨鉆密封煤層鉆孔測定瓦斯參數，待煤層鉆孔瓦斯壓力或流量測定完畢，再順向旋轉鉆機12，第二鉆桿7通過氣體導流鋼管6帶動第一大圓盤14和第二大圓盤25向前移動，第一伸縮腔體24和第二伸縮腔體26內的膨脹液16的壓力降低，硅膠圈5反過來推動第一活塞22和第二活塞28向兩側移動，而自身徑向收縮，與煤壁分離，完全分離后，即可繼續(xù)向煤層1深部鉆進并測定瓦斯壓力或流量，也可將整個裝置從煤層1的鉆孔內拔出。

本發(fā)明為煤礦企業(yè)提供了一種能夠快速準確獲取煤層瓦斯壓力和鉆孔瓦斯流量的裝置，結構簡單，便于操作，提高了測量工作效率。

以上所述僅為本發(fā)明較佳可行的實施例而已，并非因此局限本發(fā)明的權利范圍，凡運用本發(fā)明說明書及其附圖內容所作的等效變化，均包含于本發(fā)明的權利范圍之內。