[發明專利]一種全角度瓦斯抽采鉆孔穩定性動態監測裝置與監測方法

在審

• 申請號: 201710090359.6
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN106593412A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 趙洪寶;張勉;張歡;黃軼凡;王宏冰;王飛虎
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B49/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種全角度瓦斯抽采鉆孔穩定性動態監測裝置，該裝置包括主體承載機構、高靈敏度應變傳感器、低阻值電信號連接線、水平傾斜鉆孔推桿裝置及便攜式精密應力應變讀數顯示儀；所述主體承載機構承載鉆孔周邊應力并發生相應變形；所述高靈敏度應變傳感器置于所述主體承載機構內壁，與之充分接觸；所述低阻值電信號連接線連接高靈敏度應變傳感器與精密應力應變讀數顯示儀；所述水平傾斜鉆孔推桿裝置將所述主體承載機構遞送到指定鉆孔深部位置。

2.根據權利要求1所述的一種全角度瓦斯抽采鉆孔穩定性動態監測裝置，其特征在于：所述主體承載機構為鐵皮圓筒開一條形豁口，底面截面形成扇形，破壞圓筒整體承載能力，使之隨不同方向受力容易發生周長變化和直徑變化，圓筒高10cm，直徑可根據鉆孔大小有不同種類，圓筒周邊打磨整齊；所述主體承載機構鐵皮上開有圓形氣孔，可保證監測瓦斯抽采鉆孔穩定性同時不影響瓦斯抽采工作。

3.根據權利要求1所述的一種全角度瓦斯抽采鉆孔穩定性動態監測裝置，其特征在于：所述高靈敏度應變傳感器位于所述主體承載機構鐵皮圓筒內壁，充分接觸所述主體承載機構鐵皮圓筒，將所述主體承載機構變形數字化，將力學信號轉化為電學信號傳遞出去，所述高靈敏度應變傳感器包括高靈敏度電阻應變片和免焊接延長導線。

4.根據權利要求3所述的一種全角度瓦斯抽采鉆孔穩定性動態監測裝置，其特征在于：所述高靈敏度電阻應變片與所述免焊接延長導線在所述高靈敏度應變傳感器一端固定連接，所述高靈敏度電阻應變片基底為7mm×4mm與10mm×4mm兩種型號。

5.根據權利要求1所述的一種全角度瓦斯抽采鉆孔穩定性動態監測裝置，其特征在于：所述水平傾斜鉆孔推桿裝置由多段2m長水平傾斜鉆孔推桿連接組合，整體裝置可達20m。

6.根據權利要求5所述的一種全角度瓦斯抽采鉆孔穩定性動態監測裝置，其特征在于：所述水平傾斜鉆孔推桿裝置頂端的水平傾斜鉆孔推桿由鉆孔推桿桿頭和快速連接桿組成，其余所述水平傾斜鉆孔推桿由快速連接桿組成。

7.根據權利要求6所述的一種全角度瓦斯抽采鉆孔穩定性動態監測裝置，其特征在于：所述水平傾斜鉆孔推桿桿頭由2根可伸縮桿十字交叉固定組成，每根可伸縮桿兩端分別有一個兩頭叉，桿頭用來推遞所述主體承載機構至鉆孔指定位置，并可根據所述主體承載機構不同尺寸調整伸縮桿長度，進而用兩頭叉固定所述主體承載機構。

8.根據權利要求1所述的一種全角度瓦斯抽采鉆孔穩定性動態監測裝置，其特征在于：所述高靈敏度應變傳感器和所述便攜式精密應力應變讀數顯示儀由所述低阻值電信號連接線連接。

9.根據權利要求1所述的一種全角度瓦斯抽采鉆孔穩定性動態監測裝置，其特征在于：所述便攜式精密應力應變讀數顯示儀由讀數顯示部分和連接數據線組成。

10.基于全角度瓦斯抽采鉆孔穩定性動態監測的方法，利用權利要求1至9之一所述的全角度瓦斯抽采鉆孔穩定性動態監測裝置，其特征在于：包括如下步驟：

a、設備制作：將不同直徑的鐵皮圓筒加工成高10cm的主體部分，并沿圓筒母線開一寬1cm的條形豁口，形成主體承載機構；

b、設備組合：用強力粘結劑將高靈敏度應變傳感器固定在主體承載機構內壁中部位置，連接高靈敏度電阻應變片與免焊接延長導線；

c、桿件加工：將兩個兩頭叉分別固定在可伸縮桿兩端，并將兩根可伸縮桿在中部十字交叉固定在首根快速連接桿一端，在首根快速連接桿另一端打磨連接螺紋，在其余快速連接桿兩端打磨連接螺紋；

d、線路連接：根據放置主體承載機構的鉆孔位置選用對應長度的低阻值電信號連接線連接免焊接延長導線和便攜式應力應變讀數顯示儀連接數據線；

e、設備安置：用水平傾斜鉆孔推桿桿頭固定主體承載機構，并及時連接快速連接桿和遞送低阻值電信號連接線，將主體承載機構推遞到指定鉆孔位置；

f、數據采集：本發明可用于三種用途數據采集：

(1)采集全角度地應力大小：主體承載機構去除部分不能與鉆孔充分接觸，故與條形豁口部分垂直方向為主體承載機構測量應變方向，可通過控制主體承載機構的放置角度，實現測量全角度地應力對主體承載機構產生的應變，通過高靈敏度電阻應變片、低阻值電信號連接線和數據連接線將應變傳輸出來，并顯示在讀數顯示部分上，進而可以計算得出地應力大小；

(2)采集鉆孔變形數據：鉆孔與主體承載機構充分接觸，可反映出一個范圍內的瓦斯抽采鉆孔變形坍塌情況，通過高靈敏度電阻應變片、低阻值電信號連接線和數據連接線將應變傳輸出來，即反映鉆孔變形情況。可通過調整主體承載機構的放置角度，實現對瓦斯抽采鉆孔不同方位的形變的監測，并可動態采集數據，實現對鉆孔變形量的實時監測；

(3)不同材質的主體承載機構實現鉆孔穩定性加固的數據采集：使用不同材質的主體承載機構對瓦斯抽采鉆孔實現穩定性加固，并可通過高靈敏度電阻應變片、低阻值電信號連接線和數據連接線將應變傳輸出來，反映出鉆孔穩定性加固效果，調整主體承載機構的條形豁口的尺寸，可實現多種加固方式對鉆孔穩定性提高效果的數據采集；

g、數據整理：根據實驗室測量不同參數對應不同尺寸裝置變形，對所采集應變數據進行分析處理，得到瓦斯抽采鉆孔相應位置的變形量，進而得到瓦斯抽采鉆孔的穩定性情況。