[發明專利]一種隨鉆溫度監測及高溫自動閉鎖系統與方法

有效

• 申請號: 202010311914.5
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111472749B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 郝家興;劉春;張永剛;石懷峰;謝永存;郝立賓;王再峰;劉壘;路凱;王彥敏;付旭東;張文偉
• 申請（專利權）人: 山西潞安礦業集團慈林山煤業有限公司李村煤礦;山西潞安環保能源開發股份有限公司;中國礦業大學
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00
• 代理公司: 北京淮海知識產權代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 周淑淑

一種隨鉆溫度監測及高溫自動閉鎖系統與方法，包括與鉆桿(12)一側連接的探測鉆頭，鉆桿另一側通過密封連接頭連通高壓水尾，溫度傳感器(2)安裝在探測鉆頭一端的氣水通道中且通過貫穿鉆桿設置的測溫線纜與溫度微處理器連接，溫度微處理器安裝在鉆桿的側壁；在氣水通道的側壁上安裝有擋圈(6)，轉動傳感器(4)安裝在擋圈一側的氣水通道中并通過貫穿鉆桿設置的控制線纜與閉鎖控制微處理器連接，閉鎖控制微處理器安裝在鉆桿的側壁，閉鎖桿(5)通過閉鎖控制微處理器控制前后移動，且閉鎖桿與擋圈相適配。本發明能夠對探測鉆頭溫度進行實時監測，有效降低井下打鉆過程中的著火以及由著火引起的瓦斯爆炸事故，保障井下工作人員生命安全。

技術領域

本發明涉及煤礦井下打鉆過程中的隨鉆溫度監測及高溫自動閉鎖系統，具體是一種隨鉆溫度監測及高溫自動閉鎖系統與方法，屬于煤礦打鉆技術領域。

背景技術

目前，我國煤礦井下打鉆排渣方式普遍存在兩個缺點：第一，存在瓦斯燃燒風險，打鉆排渣主要依靠風的搬運作用，若配水量過大將增大煤粉自重使風失去輸送能力，因此這種打鉆方式不能大量配水，打鉆過程中存在瓦斯燃燒隱患；眾所周知，濃度大于1.4％的瓦斯、595℃以上的高溫火源和濃度大于12％的氧氣是瓦斯燃燒的三個條件；在打鉆過程中，煤體的游離瓦斯不斷解吸釋放；鉆頭鉆桿與煤體摩擦產生高溫，靜壓風的輸送使孔底處于有氧環境，因此打鉆過程中始終滿足瓦斯燃燒三要素里的兩個要素，如若配水量較小鉆頭溫度達到瓦斯燃點極易造成孔內著火事故。第二，鉆孔內煤粉較多，在風力搬運煤粉的過程中，部分煤粉將會因重力作用沉積到鉆孔下部，使鉆孔內煤粉留存較多。我國煤礦井下瓦斯抽采鉆孔主要依靠常規液壓鉆機施工，常規液壓鉆機以人工操作為主，現有條件無法觀測到在鉆進過程中鉆頭的溫度變化情況，導致鉆頭使用壽命短、鉆孔一氧化碳中毒及鉆孔瓦斯燃燒等孔內事故頻繁發生，嚴重威脅煤礦安全高效開采。

發明內容

本發明的目的是提供一種隨鉆溫度監測及高溫自動閉鎖系統與方法，能夠實現對探測鉆頭溫度進行實時監測，有效降低井下打鉆過程中的著火以及由著火引起的瓦斯爆炸事故，保障井下工作人員生命安全，實現煤礦安全高效生產。

為了實現上述目的，本發明提供一種隨鉆溫度監測及高溫自動閉鎖系統，包括與鉆桿一側連接的探測鉆頭，鉆桿另一側通過密封連接頭連通高壓水尾，鉆桿內部為中空結構的氣水通道，溫度傳感器安裝在探測鉆頭一端的氣水通道中用來探測探測鉆頭的溫度，且通過貫穿鉆桿設置的測溫線纜與溫度微處理器連接，溫度微處理器安裝在鉆桿的側壁；在氣水通道的側壁上安裝有擋圈，轉動傳感器安裝在擋圈一側的氣水通道中并通過貫穿鉆桿設置的控制線纜與閉鎖控制微處理器連接，閉鎖控制微處理器安裝在鉆桿的側壁，閉鎖桿通過閉鎖控制微處理器控制前后移動，且閉鎖桿與擋圈相適配。

為了能夠滿足不同孔深的需要，本發明的鉆桿設置為至少一個，多個鉆桿之間通過鉆桿母頭、鉆桿公頭適配連接；在每個鉆桿內壁上均設置測溫線纜、控制線纜，每條測溫線纜的兩端分別設置測溫線纜插座母頭、測溫線纜插座公頭，相鄰鉆桿之間的測溫線纜通過測溫線纜插座母頭、測溫線纜插座公頭連接；每條控制線纜的兩端分別設置控制線纜插座母頭、控制線纜插座公頭，相鄰鉆桿之間的控制線纜通過控制線纜插座母頭、控制線纜插座公頭連接。

為了提高測溫線纜與測溫線纜以及控制線纜與控制線纜之間連接的穩定性和可靠性，本發明的測溫線纜插座母頭、測溫線纜插座公頭、控制線纜插座母頭、控制線纜插座公頭均采用三股插接方式連接，且在測溫線纜插座母頭與測溫線纜插座公頭的連接處設置密封圈，控制線纜插座母頭與控制線纜插座公頭的連接處設置密封圈。

為了延長溫度傳感器的使用壽命，防止溫度傳感器長時間在高壓氣水中受到損壞，本發明還包括安裝在溫度傳感器上的傳感器外殼，用來保護溫度傳感器。

一種隨鉆溫度監測及高溫自動閉鎖方法，包括以下步驟：

①首先進行井下鉆孔打鉆前的準備工作，鉆機卡瓦夾持帶有探測鉆頭的鉆桿，將溫度傳感器通過測溫線纜連接溫度微處理器，轉動傳感器通過控制線纜連接閉鎖控制微處理器，然后在鉆桿的尾部裝上高壓水尾進行打鉆開孔；