[發(fā)明專利]一種井下煤層水力沖孔造穴孔徑測(cè)量裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810985894.2
• 申請(qǐng)日: 2018-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN109083637B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張開仲;郝從猛;程遠(yuǎn)平;劉洪永;張榮;劉清泉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B47/08
• 分類號(hào): E21B47/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種井下煤層水力沖孔造穴孔徑測(cè)量裝置，其特征是：主要由一個(gè)測(cè)量桿(4)、兩個(gè)測(cè)量推頭(6)、多個(gè)傳動(dòng)滑桿(18)、多個(gè)連接桿(15)、兩個(gè)單鉸接頭傳動(dòng)桿(21)、四個(gè)雙鉸接頭測(cè)量桿(24)和一個(gè)頂頭桿(27)組成，測(cè)量桿(4)、連接桿(15)和頂頭桿(27)沿桿身長(zhǎng)度均設(shè)有兩條相對(duì)的滑槽，測(cè)量桿(4)、連接桿(15)和頂頭桿(27)依次可拆卸式固定連接并且其上的滑槽相連通，測(cè)量推頭(6)、傳動(dòng)滑桿(18)和單鉸接頭傳動(dòng)桿(21)也依次拆卸式固定相連并以僅前后滑動(dòng)的方式安裝在測(cè)量桿(4)和連接桿(15)的滑槽內(nèi)，測(cè)量桿(4)上有刻度；雙鉸接頭測(cè)量桿(24)安裝在頂頭桿(27)的滑槽內(nèi)，同側(cè)的兩個(gè)雙鉸接頭測(cè)量桿(24)首尾鉸接的長(zhǎng)度等于頂頭桿(27)的長(zhǎng)度，鉸接好的雙鉸接頭測(cè)量桿(24)前端與頂頭桿(27)鉸接，后端與單鉸接頭傳動(dòng)桿(21)鉸接，在單鉸接頭傳動(dòng)桿(21)向前移動(dòng)時(shí)同側(cè)兩個(gè)雙鉸接頭測(cè)量桿(24)的鉸接處向外彎曲形成三角形結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井下煤層水力沖孔造穴孔徑測(cè)量裝置，其特征是：所述測(cè)量桿(4)、連接桿(15)和頂頭桿(27)的每個(gè)滑槽的內(nèi)部?jī)蓚?cè)均具有凹槽滑軌；測(cè)量推頭(6)、傳動(dòng)滑桿(18)和單鉸接頭傳動(dòng)桿(21)上兩側(cè)均有限位凸起，限位凸起配合安裝在凹槽滑軌內(nèi)使其在滑槽僅能做前后移動(dòng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種井下煤層水力沖孔造穴孔徑測(cè)量裝置，其特征是：所述測(cè)量推頭(6)、傳動(dòng)滑桿(18)和單鉸接頭傳動(dòng)桿(21)的兩個(gè)端部均分別設(shè)有連接凸頭(10)和連接凹頭(20)，測(cè)量推頭(6)、傳動(dòng)滑桿(18)和單鉸接頭傳動(dòng)桿(21)之間通過連接凸頭(10)和連接凹頭(20)相連，并用螺釘插入連接凹頭(20)上的凹頭螺釘孔(19)和連接凸頭(10)上的凸頭螺釘孔(11)固定在一起。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種井下煤層水力沖孔造穴孔徑測(cè)量裝置，其特征是：在所述的測(cè)量推頭(6)上還設(shè)置有推拉扶手(7)、定位螺栓(8)和刻度指針(9)，推拉扶手(7)固定在測(cè)量推頭(6)的上方，定位螺栓(8)從上方貫穿測(cè)量推頭(6)，刻度指針(9)固定在測(cè)量推頭(6)上部并外伸至測(cè)量桿(4)的刻度處。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種井下煤層水力沖孔造穴孔徑測(cè)量裝置，其特征是：所述的雙鉸接頭測(cè)量桿(24)為無限位凸起的滑桿。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種井下煤層水力沖孔造穴孔徑測(cè)量裝置，其特征是：所述測(cè)量桿(4)、連接桿(15)和頂頭桿(27)的兩個(gè)端部均分別設(shè)有螺紋凸頭(17)和螺紋凹槽(16)，測(cè)量桿(4)、連接桿(15)和頂頭桿(27)之間通過螺紋凸頭(17)和螺紋凹槽(16)固定相連。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種井下煤層水力沖孔造穴孔徑測(cè)量裝置，其特征是：在所述頂頭桿(27)的前端、位于滑槽的兩側(cè)還設(shè)有兩個(gè)頂鉸鏈塊，雙鉸接頭測(cè)量桿(24)的前端通過螺釘安裝在頂鉸鏈塊處。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種井下煤層水力沖孔造穴孔徑測(cè)量裝置，其特征是：所述頂頭桿(27)的最前端具有錐形減阻頭(32)。

9.一種井下煤層水力沖孔造穴孔徑測(cè)量方法，其特征是，包括如下步驟：

1)組裝如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的孔徑測(cè)量裝置；

2)推動(dòng)孔徑測(cè)量裝置的測(cè)量推頭(6)，直到不能再向前運(yùn)動(dòng)，鎖定位置；

3)記錄測(cè)量推頭(6)移動(dòng)的距離，計(jì)算得出兩根雙鉸接頭測(cè)量桿(24)鉸接處運(yùn)動(dòng)到煤壁的距離，并得出造穴孔徑的直徑，計(jì)算方法如下：測(cè)量推頭(6)移動(dòng)距離為a，測(cè)量?jī)蓚?cè)滑槽之間的距離c，測(cè)量雙鉸鏈頭測(cè)量桿(4)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，計(jì)算鉸接處移動(dòng)距離為b，則有

通過上述公式分別計(jì)算出兩側(cè)鉸接處移動(dòng)距離b1、b2，b1+b2+c即為測(cè)量點(diǎn)出造穴孔徑的直徑；

4)轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量方向可測(cè)得另一方向的直徑，將測(cè)得的一組數(shù)據(jù)連接即得出測(cè)點(diǎn)出造穴孔徑和形態(tài)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種井下煤層水力沖孔造穴孔徑測(cè)量方法，其特征是，所述步驟1)的具體操作如下：

a.確定要測(cè)定的水力沖孔造穴的孔洞距離孔口的距離；

b.在頂頭桿(27)前端兩個(gè)頂鉸鏈塊處分別用螺釘鉸連一個(gè)雙鉸接頭測(cè)量桿(24)，該位于兩側(cè)的兩個(gè)雙鉸接頭測(cè)量桿(24)分別再與一個(gè)雙鉸接頭測(cè)量桿(24)相連，至此，測(cè)量裝置的第一節(jié)裝配體組裝完成；

c.將連接桿(15)通過螺紋凸頭(17)與頂頭桿(27)上的螺紋凹槽(16)相連，在連接桿(15)上的滑槽中分別插入一個(gè)單鉸接頭傳動(dòng)桿(21)，單鉸接頭傳動(dòng)桿(21)的鉸接頭一端在前并與雙鉸接頭測(cè)量桿(24)鉸連，至此，測(cè)量裝置的第二節(jié)裝配體組裝完成；

d.繼續(xù)將連接桿(15)通過螺紋凸頭(17)和前一個(gè)連接桿(15)的螺紋凹槽(16)連接，之后將兩個(gè)傳動(dòng)滑桿(18)插入連接桿(15)的滑槽中，傳動(dòng)滑桿(18)的連接凸頭(10)在前，并插入前一節(jié)單鉸接頭傳動(dòng)桿(21)的連接凹頭(20)中，用螺釘將傳動(dòng)滑桿(18)與單鉸接頭傳動(dòng)桿(21)連接，至此，測(cè)量裝置的第三節(jié)裝配體組裝完成；

e.之后繼續(xù)重復(fù)步驟d，直到頂頭桿(27)的中間位置到達(dá)測(cè)點(diǎn)；

f.將測(cè)量桿(4)與前一節(jié)連接桿(15)相連，測(cè)量桿(4)通過螺紋凸頭(17)和前一節(jié)連接桿(15)的螺紋凹槽(16)連接，并在測(cè)量桿(4)上的滑槽中分別插入傳動(dòng)滑桿(18)并連接，將兩個(gè)測(cè)量推頭(6)分別插入測(cè)量桿(4)上的滑槽中并與插入的傳動(dòng)滑桿(18)兩連并用螺釘固定，此時(shí)完成孔徑測(cè)量裝置的安裝。