[實(shí)用新型]煤層瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性測(cè)試裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320739229.8
• 申請(qǐng)日: 2013-11-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203584405U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋大釗;王恩元;孟憲義;代林聚;郄利敏
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 永城煤電控股集團(tuán)有限公司;中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E21B47/00
• 分類(lèi)號(hào): E21B47/00;E21B47/06;E21B47/12;E21F7/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 唐惠芬

技術(shù)領(lǐng)域

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)

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(kāi)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(kāi)采過(guò)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(kāi)采深度的增加，瓦斯涌出量越來(lái)越大，煤與瓦斯突出和瓦斯爆炸的威脅也越來(lái)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。

解決高瓦斯煤層開(kāi)采過(guò)程中瓦斯涌出問(wèn)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。

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(guò)該鉆孔的瓦斯抽采參數(shù)（包括瓦斯?jié)舛取⒘髁俊⒓兞康龋?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(wèn)題，不能確定鉆孔是否完全失效。

實(shí)用新型內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)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(wèn)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。

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(guò)導(dǎo)管道與壓力數(shù)據(jù)采集儀、閥門(mén)和加壓泵順序連接。

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；

所述的壓力感應(yīng)膠囊為圓柱形，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)；

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(mǎn)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；

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(guò)USB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器實(shí)時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，也可通過(guò)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?/p>

有益成果：由于采用了上述技術(shù)方案，通過(guò)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(guò)瓦斯抽采參數(shù)間接反映鉆孔的穩(wěn)定性。

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(shuō)明此處煤體在外力作用下將膠囊壓爆）時(shí)，說(shuō)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(shuō)明該鉆孔完全失效。

其優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）通過(guò)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；

（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；

（3）數(shù)據(jù)采集儀可以同時(shí)通過(guò)USB接口實(shí)時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和通過(guò)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(guò)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)；

（4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，操作方便，可靠性高。

附圖說(shuō)明

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。