[發明專利]一種瓦斯抽采鉆孔穩定性定點監測維護裝置與方法

在審

• 申請號: 201710790758.3
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107401402A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 趙洪寶;張歡;張若蘅;琚楠松;王宏冰;黃軼凡;張勉
• 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;E21B43/08;E21F7/00
• 代理公司: 暫無信息
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1.一種瓦斯抽采鉆孔穩定性定點監測維護裝置，其特征在于：包括鉆孔變形監測系統，定點支撐系統，端部固定裝置，支撐動力施加裝置；所述鉆孔變形監測系統包括承載篩管、應變片、導線、應力應變監測儀，應變片緊貼于承載篩管內壁，并通過導線與應力應變監測儀連接；所述定點支撐系統包括傳動桿、支撐軸、撐桿、支撐觸板，支撐觸板通過撐桿與傳動桿、支撐軸之間鉸連接；所述端部固定裝置固定于鉆孔口煤壁，傳動桿從端部固定裝置中心穿過；所述支撐動力施加裝置包括刻度盤、指針、搖把，通過搖把轉動傳動桿提供支撐動力。

2.根據權利要求1所述的一種瓦斯抽采鉆孔穩定性定點監測維護裝置，其特征在于：所述承載篩管由多節側面設有一個條形豁口的PVC管連接組成，且PVC管側面布滿篩孔，具有很好的回彈性；每節承載篩管兩端分別設有快速接頭，且在快速接頭條形豁口兩側設兩個對稱的環扣，環扣內有銷桿穿過，通過穿進、抽出銷桿控制條形豁口的閉合、打開；所述銷桿由多節細鋼桿組成，細鋼桿間通過內螺紋連接。

3.根據權利要求2所述的一種瓦斯抽采鉆孔穩定性定點監測維護裝置，其特征在于：所述承載篩管內壁貼有應變片，應變片位于每節承載篩管內壁中部，通過導線與位于鉆孔外部的應力應變監測儀連接，導線經過封孔段時從導線管中穿過。

4.根據權利要求1所述的一種瓦斯抽采鉆孔穩定性定點監測維護裝置，其特征在于：所述傳動桿分為兩段，分別為傳動桿外段(靠近鉆孔口段)和傳動桿內段(深入鉆孔段)；傳動桿外段為長2米左右的螺紋桿，一端從端部固定裝置中心穿出與外部的支撐動力施加裝置相連，另一端通過旋轉接頭與傳動桿內段連接；傳動桿內段由多節鋼桿連接組成，各鋼桿之間通過螺紋接頭連接，且鋼桿上設有多個鉸連接接頭；所述傳動桿位于支撐軸內部，支撐軸由多節螺紋連接的鋼管組成，鋼管側面設有多個條形孔和鉸連接接頭；所述撐桿可從支撐軸上的條形孔穿過，一端連接在傳動桿上的鉸連接接頭上，另一端與支撐觸板上的鉸連接接頭相連，支撐軸上的鉸連接接頭與支撐觸板上的鉸連接接頭之間也有撐桿連接。

5.根據權利要求4所述的一種瓦斯抽采鉆孔穩定性定點監測維護裝置，其特征在于：所述支撐觸板為呈圓弧狀的多孔鋼板，支撐觸板中軸處設有鉸連接接頭，通過撐桿與傳動桿和支撐軸實現鉸連接；每個支撐點均設有4對中心對稱的支撐觸板，通過傳動桿前后移動控制撐桿和支撐觸板的撐起和收回。

6.根據權利要求4所述的一種瓦斯抽采鉆孔穩定性定點監測維護裝置，其特征在于：所述端部固定裝置為一個中心含孔的圓錐形固定蓋，該孔為螺紋孔，孔壁設有內螺紋，可與傳動桿外段上的外螺紋形成螺紋連接，固定蓋外沿設有兩組中心對稱的穿孔，固定螺栓可從穿孔中穿過將固定蓋固定在鉆孔口處的煤壁上，同時固定蓋將傳動桿和支撐軸端部固定。

7.根據權利要求1所述的一種瓦斯抽采鉆孔穩定性定點監測維護裝置，其特征在于：所述支撐動力施加裝置位于鉆孔口處，搖把與傳動桿外段方形接頭相連，旋轉搖把帶動傳動桿轉動，使傳動桿前后移動，控制撐桿的撐起和收回；同時刻度盤上的指針隨搖把轉動，根據刻度盤上指針的旋轉角度定量控制撐桿撐起的高度。

8.瓦斯抽采鉆孔穩定性定點監測維護方法，利用權利要求1-7之一所述的一種瓦斯抽采鉆孔穩定性定點監測維護裝置，其特征在于：包括如下步驟：

a、鉆孔及承載篩管鋪設：根據設計好的鉆孔參數，利用鉆機向煤層中打鉆孔，同時將應變片貼于每節承載篩管內壁中部，并在應變片上加蓋保護殼以防其在鉆孔過程中脫落，將銷桿穿進設在條形豁口兩側的兩個對稱的環扣，使承載篩管上的條形豁口處于閉合狀態，閉合狀態下承載篩管與鉆孔孔壁之間有一定的間隙；鉆進過程中承載篩管隨鉆桿一起向前推進，承載篩管套在鉆桿外且不相互接觸，通過承載篩管上的快速接頭將其連接起來并推入鉆孔內；同時，承載篩管具有一定的承載能力，可在鉆孔過程中和退鉆后對鉆孔起到一定強度的支護作用；

b、鉆孔變形監測：鉆孔完成后，將插在承載篩管條形豁口兩側的環扣中的銷桿抽出來，打開承載篩管上的條形豁口，承載篩管發生回彈并與鉆孔孔壁緊密接觸，然后把將鉆頭和鉆桿從鉆孔中退出，承載篩管留在鉆孔內，將與應變片連接的導線從導線管中穿出與位于鉆孔外部的應力應變監測儀相連，在鉆孔口插進瓦斯抽采管并封孔，進行瓦斯抽采的同時利用鉆孔變形監測系統實時監測鉆孔不同位置的變形量；

c、鉆孔支護位置定位及定點支撐系統鋪設：根據應力應變監測儀所監測的結果，定位鉆孔應變量較大、需要支護的具體位置，并借助定點支撐系統對該位置進行定點支護；首先拆掉連接在瓦斯抽采管上的 外部管路，將傳動桿和支撐軸從密封在鉆孔口處的瓦斯抽采管中插進鉆孔內，根據所確定的需進行支護的具體位置依次連接傳動桿和支撐軸，傳動桿從支撐軸內穿過，只對鉆孔需要支護的位置在傳動桿和支撐軸的相應位置安設鉸連接接頭，并連接撐桿、支撐觸板；

d、鉆孔定點支護：安裝端部固定裝置，使傳動桿外段從固定蓋中心螺紋孔穿過，并用固定螺栓將固定蓋固定在鉆孔口處的煤壁上，將支撐動力施加裝置置于鉆孔口處，搖把插入傳動桿外段方形接頭，旋轉搖把帶動傳動桿轉動，使傳動桿向外移動撐起撐桿，同時刻度盤上的指針隨搖把轉動，根據刻度盤上指針的旋轉角度定量控制撐桿撐起的高度，使支撐觸板與鉆孔孔壁緊密接觸，實現對鉆孔的定點支護；鉆孔定點支護完成后，拆卸掉端部固定裝置，并在瓦斯抽采管上連接抽采管路繼續進行瓦斯抽采；

e、定點支撐系統回收：鉆孔得到充分利用或瓦斯抽采結束后，拆掉抽采管路，再將端部固定裝置安裝在煤壁上，支撐動力施加裝置置于鉆孔口處，搖把插入傳動桿外段方形接頭，反向旋轉搖把帶動傳動桿轉動，使傳動桿向內移動收回撐桿，然后再將定點支撐系統從鉆孔中拔出，回收重復利用。