[發明專利]基于壓力傳感器的鉆屑量測試裝置及方法

有效

• 申請號: 201910164701.1
• 申請日: 2019-03-05
• 公開（公告）號: CN109779687B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 劉軍;陳向軍;單文娟;王兆豐;袁軍偉;王林;陳立偉;李寧
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;E21F17/00
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

基于壓力傳感器的鉆屑量測試裝置，包括空心鉆桿、鉆頭、螺旋板、滑動變阻器、數據轉換器和顯示器，每塊螺旋板對應平行設置在每道螺旋葉片前端部的前側，螺旋板的后側面與螺旋葉片之間設置有若干個彈簧，螺旋葉片后側面固定連接有L型連桿；滑動變阻器設置在空心鉆桿內部并位于L型連桿后側，所有的L型連桿在空心鉆桿內部的一端通過驅動桿與滑動變阻器的滑片連接，滑動變阻器的接線柱通過電線與數據轉換器連接，數據轉換器通過控制線與顯示器連接，顯示器上設置有電源開關和節點按鈕。本發明還公開了基于壓力傳感器的鉆屑量測試裝置的測試方法。本發明原理科學、結構簡單、便于操作、安全可靠性強，可實時進行測試，測試數據準確度高。

技術領域

本發明屬于煤礦安全開采技術領域，具體涉及一種基于壓力傳感器的鉆屑量測試裝置及方法。

背景技術

煤與瓦斯突出是在地應力和瓦斯的共同作用下破碎的煤、巖和瓦斯由煤體或巖體內突然向采掘空間拋出的異常的動力現象，是煤礦井下生產的一種強大的自然災害，嚴重威脅著煤礦的安全生產，具有極大的破壞性。

科學準確的煤與瓦斯突出預測，是指導煤與瓦斯突出防治措施合理有效地實施的前提和關鍵所在，因此，煤與瓦斯突出預測具有重大的現實意義。鉆屑量近年來被廣泛使用在預測煤與瓦斯突出危險性上。

取鉆屑、稱鉆屑的過程繁瑣，花費時間較長。另外，在鉆孔過程中，巷道風流過大，以及鉆孔壁后期變形，會導致鉆屑的裝卸量不準確。

發明內容

本發明為了解決現有技術中的不足之處，提供一種便于操作、即時測量、測試數據準確度高、安全可靠的基于壓力傳感器的鉆屑量測試裝置及方法。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：基于壓力傳感器的鉆屑量測試裝置，包括空心鉆桿、鉆頭、螺旋板、滑動變阻器、數據轉換器和顯示器，鉆頭安裝在空心鉆桿前端部，空心鉆桿外圓沿軸線方向設置有至少兩道螺旋葉片，螺旋板與螺旋葉片的數目相等，每塊螺旋板對應平行設置在每道螺旋葉片前端部的前側，螺旋板的后側面與螺旋葉片之間設置有若干個彈簧，空心鉆桿前端部沿徑向方向開設有內外通透的第一導孔，螺旋葉片上開設有與螺旋板后側面對應的第二導孔，第一導孔、第二導孔和螺旋板的數量相等且一一對應設置，螺旋葉片后側面固定連接有依次穿過第二導孔和第一導孔的L型連桿；滑動變阻器設置在空心鉆桿內部并位于L型連桿后側，所有的L型連桿在空心鉆桿內部的一端通過驅動桿與滑動變阻器的滑片連接，滑動變阻器的接線柱通過向后穿出空心鉆桿的電線與數據轉換器連接，數據轉換器通過控制線與顯示器連接，顯示器上設置有電源開關和節點按鈕。

電線上設置有位于空心鉆桿內的保護電阻。

螺旋板的后側面四周邊緣固定連接有與螺旋葉片前側面接觸的橡膠密封條。

空心鉆桿內壁和以及外圓周表面均涂覆有絕緣涂料層。

鉆頭后端插設在空心鉆桿的前端口內，空心鉆桿與鉆頭后端部之間通過徑向設置的彈簧銷定位連接。

基于壓力傳感器的鉆屑量測試裝置的測試方法，包括以下步驟，

（1）將空心鉆桿后端安裝到鉆機上，電線穿過鉆機后連接在數據轉換器上，鉆頭對準煤巖的待測試部位；

（2）啟動鉆機，鉆機帶動空心鉆桿和鉆頭旋轉，同時打開電源開關，鉆頭對煤巖進行鉆孔作業；

（3）在鉆進過程中，鉆屑對螺旋板產生的壓力克服彈簧的彈力，螺旋板相對于空心鉆桿向后移動，通過L型連桿和驅動桿帶動滑動變阻器上的滑片向后移動，滑動變阻器的電阻變化，電流由滑動變阻器通過電線、保護電阻到達數據轉換器；

（4）數據轉換器根據公式P=aI+b可將瞬時電流的大小換算出壓力的大小，由壓力的大小由公式y=ae^bx換算出最后的鉆屑量的多少；