[發(fā)明專利]一種全角度瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性動態(tài)監(jiān)測裝置與監(jiān)測方法

在審

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• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN106593412A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙洪寶;張勉;張歡;黃軼凡;王宏冰;王飛虎
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)（北京）
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B49/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及瓦斯抽采鉆孔技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種全角度瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性動態(tài)監(jiān)測裝置與監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

煤礦瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定是瓦斯抽采技術(shù)高效運行的保障，同時井下地應(yīng)力隨著深度增加而增加，不同方向上的地應(yīng)力大小也不同，了解瓦斯抽采鉆孔周圍地應(yīng)力，對于瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性具有重要意義。由于瓦斯抽采鉆孔沒有直接觀測的條件，對于鉆孔內(nèi)部的節(jié)理裂隙不易觀測，而且受采動影響作用，本煤層瓦斯抽采鉆孔往往會發(fā)生較大的變形，進而在一定變形時刻失去穩(wěn)定性，發(fā)生瓦斯抽采鉆孔坍塌，大大降低瓦斯抽采效率。在不同巖性條件下，鉆孔易變形程度也會變化，這與施工有關(guān)，也可以通過一定手段進行鉆孔加固，同時不應(yīng)影響瓦斯抽采工作。因此，需要一種全角度瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性動態(tài)監(jiān)測裝置與方法，能夠通過應(yīng)變傳感器動態(tài)監(jiān)測鉆孔局部應(yīng)變，進而得出鉆孔變形情況，了解地應(yīng)力場不同方向的應(yīng)力，同時可以實現(xiàn)瓦斯抽采鉆孔的加固，又不影響瓦斯抽采工作進行，這將對觀測瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性提供極大幫助。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有監(jiān)測瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性技術(shù)的不足，提供一種全角度瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性動態(tài)監(jiān)測裝置與監(jiān)測方法，實現(xiàn)對全角度瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性監(jiān)測，提高瓦斯穩(wěn)定性監(jiān)測效率，維護瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種全角度瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性動態(tài)監(jiān)測裝置，該裝置包括主體承載機構(gòu)、高靈敏度應(yīng)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(yīng)力應(yīng)變讀數(shù)顯示儀；所述主體承載機構(gòu)承載鉆孔周邊應(yīng)力并發(fā)生相應(yīng)變形；所述高靈敏度應(yīng)變傳感器置于所述主體承載機構(gòu)內(nèi)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(yīng)變傳感器與精密應(yīng)力應(yīng)變讀數(shù)顯示儀；所述水平傾斜鉆孔推桿裝置將所述主體承載機構(gòu)遞送到指定鉆孔深部位置。

所述主體承載機構(gòu)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(fā)生周長變化和直徑變化，圓筒高10cm，直徑可根據(jù)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(gòu)鐵皮上開有圓形氣孔，可保證監(jiān)測瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性同時不影響瓦斯抽采工作。

所述高靈敏度應(yīng)變傳感器位于所述主體承載機構(gòu)鐵皮圓筒內(nèi)壁，充分接觸所述主體承載機構(gòu)鐵皮圓筒，將所述主體承載機構(gòu)變形數(shù)字化，將力學(xué)信號轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號傳遞出去，所述高靈敏度應(yīng)變傳感器包括高靈敏度電阻應(yīng)變片和免焊接延長導(dǎo)線。

所述高靈敏度電阻應(yīng)變片與所述免焊接延長導(dǎo)線在所述高靈敏度應(yīng)變傳感器一端固定連接，所述高靈敏度電阻應(yīng)變片基底為7mm×4mm與10mm×4mm兩種型號。

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。

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。

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(gòu)至鉆孔指定位置，并可根據(jù)所述主體承載機構(gòu)不同尺寸調(diào)整伸縮桿長度，進而用兩頭叉固定所述主體承載機構(gòu)。

所述高靈敏度應(yīng)變傳感器和所述便攜式精密應(yīng)力應(yīng)變讀數(shù)顯示儀由所述低阻值電信號連接線連接。

所述便攜式精密應(yīng)力應(yīng)變讀數(shù)顯示儀由讀數(shù)顯示部分和連接數(shù)據(jù)線組成。

基于全角度瓦斯抽采鉆孔穩(wěn)定性動態(tài)監(jiān)測裝置與方法，包括如下步驟：

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

b、設(shè)備組合：用強力粘結(jié)劑將高靈敏度應(yīng)變傳感器固定在主體承載機構(gòu)內(nèi)壁中部位置，連接高靈敏度電阻應(yīng)變片與免焊接延長導(dǎo)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(jù)放置主體承載機構(gòu)的鉆孔位置選用對應(yīng)長度的低阻值電信號連接線連接免焊接延長導(dǎo)線和便攜式應(yīng)力應(yīng)變讀數(shù)顯示儀連接數(shù)據(jù)線；

e、設(shè)備安置：用水平傾斜鉆孔推桿桿頭固定主體承載機構(gòu)，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(gòu)推遞到指定鉆孔位置；

f、數(shù)據(jù)采集：本發(fā)明可用于三種用途數(shù)據(jù)采集：