[發明專利]一種基于鉆桿振動特性識別煤巷頂板巖性的方法

有效

• 申請號: 201610837367.8
• 申請日: 2016-09-21
• 公開（公告）號: CN107842390B
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 劉少偉;付孟雄;姜彥軍;于濤;許莉莉
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21F17/00
• 分類號: E21F17/00;E21B7/04;E21B44/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于鉆桿振動特性識別煤巷頂板巖性的方法，其特征在于：首先進行巖層探測裝置的安裝，然后進行頂板錨固孔鉆進，按以下步驟進行：

第一步，巖層探測裝置安裝，首先將速度傳感器（2）通過U型支架（1）頂部的中心孔固定于U型支架（1）上，然后將U型支架（1）固定于鉆機底座（4）上，將卡箍（10）固定于鉆機支腿適當位置，將感應磁環（6）與非導磁墊片（7）通過螺栓固定于磁環支架（8）上，將測桿（18）穿過磁環支架（8）中心孔，然后將磁環支架（8）與卡箍（10）通過銷釘（9）連接，將振動傳感器緊固裝置（17）安裝于鉆桿（12）上，然后在兩側托盤（16）分別安裝無線振動傳感器（14）以及平衡配重（15），打開無線振動傳感器電源，將外部保護裝置（13）與托盤（16）連接，安裝好保護蓋（23），將鉆桿（12）插入鉆套（11），打開無線路由器（19），將速度傳感器導線與無紙記錄儀（3）連接，接通無紙記錄儀電源，開始記錄數據；

第二步，錨固孔鉆進，啟動錨桿鉆機（5），對頂板巖石（21）進行鉆進，在同一無線局域網絡下，通過筆記本電腦（20）控制無線振動傳感器（14）開始采集鉆桿（12）的振動數據，無紙記錄儀（3）開始記錄存儲鉆桿（12）鉆進頂板巖石（21）時任意時刻的鉆進位移，鉆進結束后，通過筆記本電腦（20）控制無線振動傳感器（14）發送振動數據；

第三步，數據分析階段，結合無紙記錄儀（3）收集的位移信息，分析鉆桿（12）在振動過程中振動速度及加速度的變化情況，查看峰值的變化情況，根據峰值突變的位置即可確定軟弱夾層（22）的位置；

所述的保護蓋（23）中部安裝有防塵皮墊（24），振動傳感器緊固裝置（17）通過螺栓將鉆桿（12）進行夾緊固定，托盤（16）焊接于振動傳感器緊固裝置（17）兩側，無線振動傳感器（14）與平衡配重（15）通過兩側托盤（16）的安裝孔（28）用螺栓固定，無線振動傳感器天線由保護蓋上的天線孔（25）穿出，在外部保護裝置（13）與振動傳感器緊固裝置（17）安裝時，首先通過外部保護裝置（13）底部的定位孔（26）與托盤的安裝孔（28）進行定位，然后將托盤緊固孔（29）與外部保護裝置緊固孔（27）用螺栓進行連接。

2.根據權利要求1所述的一種基于鉆桿振動特性識別煤巷頂板巖性的方法，其特征在于，所述的卡箍（10）緊固于鉆機支腿上，其初始位置距離鉆機底座（4）為200mm，在鉆進過程中，能夠隨鉆機支腿的上升而同步上升，從而帶動磁環支架（8）以及感應磁環（6）在測桿（18）上同步移動。

3.根據權利要求1所述的一種基于鉆桿振動特性識別煤巷頂板巖性的方法，其特征在于，所述的感應磁環（6）與非導磁墊片（7）的中心孔與磁環支架的中心孔能夠完全重合，磁環支架（8）通過銷釘（9）與卡箍（10）連接，且磁環支架（8）能夠繞鉆機（5）自由擺動，以保護測桿（18）不受到錨桿鉆機（5）擺動的影響。

4.根據權利要求1所述的一種基于鉆桿振動特性識別煤巷頂板巖性的方法，其特征在于，所述的振動傳感器緊固裝置（17）成合頁式設計，其能夠與鉆桿（12）完全貼合，其材質為3mm厚高強度合金鋼。

5.根據權利要求1所述的一種基于鉆桿振動特性識別煤巷頂板巖性的方法，其特征在于，所述的振動傳感器緊固裝置（17）的托盤（16）與與鉆桿軸心呈中心對稱焊接，其材質為3mm高強度合金鋼，托盤（16）上的安裝孔（28）與托盤緊固孔（29）均與鉆桿（12）軸心呈中心對稱布置。

6.根據權利要求1所述的一種基于鉆桿振動特性識別煤巷頂板巖性的方法，其特征在于，所述的外部保護裝置（13）材質為高強度有機玻璃，其形狀為圓柱體，壁厚為5mm，高為100mm，內直徑為245mm，底部的定位孔（26）與外部保護裝置緊固孔（27）與鉆桿軸心呈中心對稱分布，保護蓋厚度為5mm。

7.根據權利要求1所述的一種基于鉆桿振動特性識別煤巷頂板巖性的方法，其特征在于，所述的平衡配重（15）與無線振動傳感器（14）質量完全相同，其形狀為圓柱體形，高為44mm，直徑為40mm。