CN102839964A - 煤与瓦斯突出危险性参数钻测一体化方法 - Google Patents

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Abstract

一种煤与瓦斯突出危险性参数钻测一体化方法，采用钻机向煤层内施工钻孔的过程中，在钻孔孔口内安装导流管，经导流管相接集渣器和瓦斯抽放管，在瓦斯抽放管内设置瓦斯浓度传感器和流速传感器，并在集渣器底部设置重量传感器，同时在钻机上安装计数器和扭矩传感器；当实施钻孔时，煤屑经导流管进入集渣器，通过重量传感器将煤屑重量信息传输给多元信息处理器；同时瓦斯气体经瓦斯浓度传感器和流速传感器将信息传输给多元信息处理器；同时钻机上的扭矩传感器、计数器将钻机扭矩、钻杆的数量传输到多元信息处理器；进而预测该区域内煤与瓦斯的突出危险性。为煤与瓦斯突出危险性预测提供多元化的信息量，提高煤与瓦斯突出危险性预测的准确性。

Description

煤与瓦斯突出危险性参数钻测一体化方法
技术领域
本发明涉及煤与瓦斯突出危险性参数钻测一体化方法，尤其是一种煤与瓦斯突出危险性信息快速采集方法，在钻孔施工过程中自动采集钻孔不同位置处的钻屑量、瓦斯涌出量、钻机扭矩等参数，为煤与瓦斯突出危险性准确预测提供数据。
背景技术
煤与瓦斯突出是危害最为严重的矿井灾害之一，煤与瓦斯突出危险性的准确预测为防治煤与瓦斯突出最重要的一环。目前，矿井对煤与瓦斯突出危险性预测技术采取的预测指标都过于单一，主要采用《防治煤与瓦斯突出规定》中提供的单一指标和复合指标进行预测，并且都通过少数的几个预测钻孔进行预测；虽然一些高校和科研单位研制的如电磁辐射、微震、声发射技术等技术从一定程度上丰富了预测信息量，但是这些技术仍然不够成熟，也同样都是针煤对岩体的某一方面信息进行突出危险性预测，搜集的预测信息不充分。由于煤与瓦斯突出受地应力、瓦斯压力、煤体强度、采掘过程等多方面因素的影响，目前任何一种预测技术都不能捕集足够多的信息进行准确预测。在矿井正常打钻过程中会有多种信息如钻孔瓦斯实时涌出量、钻屑量、钻机扭矩等参数都能反映煤与瓦斯突出突出危险性信息，但是由于这些信息的实时采集难度比较大而被放弃，从而对准确预测煤与瓦斯突出危险性造成重大的信息浪费。目前煤与瓦斯突出危险性预测仅仅通过几个预测钻孔进行，而没有对钻孔施工过程中的信息进行采集，捕集到的信息量受限，突出危险性预测不准确。 
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种煤与瓦斯突出危险性参数钻测一体化方法，通过在钻机打钻的过程中安设瓦斯浓度传感器、气体流速传感器、扭矩传感器、重量传感器、计数器，实时监测钻机打钻过程中的瓦斯浓度、瓦斯涌出量、钻机扭矩、钻屑量等随着钻孔深度的变化，为分析工作面前方瓦斯、地应力等分布提供重要信息指导，为煤与瓦斯突出危险性的准确预测提供信息。
技术方案：本发明的煤与瓦斯突出危险性参数钻测一体化方法，包括以下步骤：
a、采用钻机向煤层内施工钻孔的过程中，在钻孔孔口内安装导流管，在导流管的外露段下方设置与其相连的集渣器，在导流管的外露段上方设置与其相连的瓦斯抽放管，在瓦斯抽放管内分别设有与多元信息处理器相连的瓦斯浓度传感器和流速传感器，在集渣器的底部设有与多元信息处理器相连的重量传感器，在钻机上安装计数器和扭矩传感器；
b、当钻杆穿过导流管实施钻孔时，密封导流管外露端，煤屑经导流管进入集渣器，集渣器底部的重量传感器定时或实时将煤屑重量信息通过数据线或无线传输给多元信息处理器；
同时瓦斯气体经导流管进入瓦斯抽放管，瓦斯抽放管内的瓦斯浓度传感器和流速传感器分别将瓦斯浓度信息和流速信息通过数据线或无线传输给多元信息处理器；
同时钻机上的扭矩传感器将钻机扭矩，通过数据线或无线实时传输到多元信息处理器；
同时钻机上的计数器记录钻孔施工过程中使用钻杆的数量，并将监测信息通过数据线或无线传输到多元信息处理器；
c、多元信息处理器将收集到的信息进行自动处理，得到钻孔施工到不同位置处瓦斯放散量、煤屑量、钻机扭矩的数据，进而预测该区域内煤与瓦斯的突出危险性。
有益效果：本发明能够在煤层钻孔施工过程中实时采集钻孔过程中钻屑量、瓦斯涌出量、钻机钻杆扭矩等参数随钻孔深度的变化规律，实现钻测一体，节约了煤与瓦斯突出危险性预测的时间和工程量，这些信息能反映工作面前方地应力、瓦斯压力等参数的变化和分布规律，为采掘工作面煤与瓦斯突出危险性的准确及时的预测提供了多元化信息数据。可以提高煤与瓦斯突出危险性预测的准确性和及时性。由于能在钻机打钻的过程中实时采集钻屑量、瓦斯涌出量、钻机扭矩、钻孔深度等信息，给煤与瓦斯突出危险性的准确预测提供充分的信息资料，提高煤与瓦斯突出危险性预测的准确性。其方法简单，操作方便，效果好，具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的煤与瓦斯突出危险性参数钻测一体化方法示意图。
图中：1—钻机；2—计数器；3—瓦斯抽放管；4—瓦斯浓度传感器；5—流速传感器；6—扭矩传感器；7—钻孔；8—多元信息处理器；9—数据线；10—重量传感器；11—集渣器；12—导流管；13—钻杆；14—煤层。
具体实施方式
如图1所示，本发明的煤与瓦斯突出危险性参数钻测一体化方法，包括采用钻机1、计数器2、瓦斯浓度传感器4、多元信息处理器8、导流管12、钻杆13；首先采用钻机1向煤层内施工钻孔7，在钻孔7孔口段嵌入导流管12，使得导流管12开口端在孔内，而另一端在孔外，在孔外的一端截面上留设圆孔，在导流管12的外露段下方设置与其相连的集渣器11，在导流管12的外露段上方设置与导流管12相连的瓦斯抽放管3，在瓦斯抽放管3内分别设置一个瓦斯浓度传感器4和一个流速传感器5，在集渣器11的底部设有重量传感器10，并在钻机1上安装计数器2和扭矩传感器6，通过数据线9分别将计数器2、扭矩传感器6、瓦斯浓度传感器4、流速传感器5、重量传感器10与多元信息处理器8相连接，然后通过钻机1将钻杆13从导流管12中穿过向前实施钻孔7；钻杆13穿过导流管12截面上的圆孔并保持密封，同时确保导流管12和钻孔7紧密贴合，使得钻孔7施工过程中从钻孔7内释放的瓦斯和煤屑从导流管12内向外排出； 
当钻杆13穿过导流管12实施钻孔7时，密封导流管12外露端，煤屑经导流管12进入集渣器11，抽采钻孔7施工过程中释放的瓦斯，同时瓦斯气体经导流管12进入瓦斯抽放管3，瓦斯抽放管3内的瓦斯浓度传感器4和流速传感器5分别将瓦斯浓度信息和流速信息通过数据线9或无线传输给多元信息处理器8；通过瓦斯抽放管3排出，避免瓦斯直接涌向巷道内而容易导致瓦斯超限，同时通过瓦斯浓度传感器4和流速传感器5可方便测试瓦斯涌出浓度和流动速度；抽采钻孔7施工过程中释放的钻屑通过集渣器11收集，可避免喷孔过程中煤屑抛出伤人，同时方便测试排出的钻屑量。集渣器11底部的重量传感器10定时或实时将煤屑重量信息通过数据线9或无线传输给多元信息处理器8；
同时钻机1上的扭矩传感器6将钻机扭矩，通过数据线9或无线实时传输到多元信息处理器8；同时钻机1上的计数器2记录钻孔7施工过程中使用钻杆13的数量，并将监测信息通过数据线9或无线传输到多元信息处理器8；多元信息处理器8将收集到的信息进行自动处理，得到钻孔7施工到不同位置处瓦斯放散量、煤屑量、钻机扭矩的数据，进而预测该区域内煤与瓦斯的突出危险性。
为了测试钻孔7施工过程中瓦斯实时涌出量，在瓦斯抽放管3内设有瓦斯浓度传感器4和流速传感器5分别实时监测瓦斯抽放管3内的瓦斯浓度和风流速度，流速传感器5测试的速度和瓦斯抽放管3的尺寸可以计算空气气体实时流量，也可以直接用流量传感器直接测试抽放管3内流量，监测信息通过数据线9传输到多元信息处理器8。从钻孔7内排出的钻屑在自重的作用下进入集渣器11，集渣器11内设有重量传感器10，实时监测煤屑重量，监测信息通过数据线9传输到多元信息处理器8。
钻机1设有扭矩传感器6，扭矩传感器可以装在钻杆13上、水辫上或者其他能够测试钻机扭矩的位置，实时监测钻机1的扭矩，扭矩传感器6也可以采用应变片代替，通过应变量计算钻机扭矩，监测信息通过数据线9传输到多元信息处理器8。钻机1上设有计数器2，记录钻孔过程中使用钻杆13的数量，并根据单根钻杆13的长度计算钻孔7的施工深度，并将监测信息通过数据线9传输到多元信息处理器8。
上述使用的各种传感器除了能够实时监测相应信息，同时也可以带有信息发射功能，将信息通过无线电的形式发送出来，并采用多元信息处理器8直接接收无线信息，可以省略掉传感器和多元信息处理器8中间的数据线9。
多元信息处理器8根据收集到的信息自动分析钻孔7施工到不同位置处瓦斯放散量、煤屑量、钻机扭矩，为煤与瓦斯突出危险性预测提供数据，进而通过建立相应的煤与瓦斯突出危险性预测模型，采用这些参数进行煤与瓦斯突出危险性的预测，从而完成煤与瓦斯突出危险性钻测一体化技术。

Claims (1)

1.一种煤与瓦斯突出危险性钻测一体化方法，其特征在于包括以下步骤：
a、采用钻机（1）向煤层内施工钻孔（7）的过程中，在钻孔（7）孔口内安装导流管（12），在导流管（12）的外露段下方设置与其相连的集渣器（11），在导流管（12）的外露段上方设置与其相连的瓦斯抽放管（3），在瓦斯抽放管（3）内分别设有与多元信息处理器(8)相连的瓦斯浓度传感器（4）和流速传感器（5），在集渣器（11）的底部设有与多元信息处理器(8)相连的重量传感器(10)，在钻机（1）上安装计数器（2）和扭矩传感器（6）；
b、当钻杆（13）穿过导流管（12）实施钻孔(7)时，密封导流管（12）外露端，煤屑经导流管（12）进入集渣器（11），集渣器（11）底部的重量传感器(10)定时或实时将煤屑重量信息通过数据线（9）或无线传输给多元信息处理器(8)；
同时瓦斯气体经导流管（12）进入瓦斯抽放管（3），瓦斯抽放管（3）内的瓦斯浓度传感器（4）和流速传感器（5）分别将瓦斯浓度信息和流速信息通过数据线（9）或无线定时或实时传输给多元信息处理器(8)；
同时钻机（1）上的扭矩传感器（6）将钻机扭矩，通过数据线（9）或无线定时或实时传输到多元信息处理器（8）；
同时钻机（1）上的计数器（2）记录钻孔（7）施工过程中使用钻杆（13）的数量，并将监测信息通过数据线（9）或无线传输到多元信息处理器（8）；
c、多元信息处理器（8）将收集到的信息进行自动处理，得到钻孔（7）施工到不同位置处瓦斯放散量、煤屑量、钻机扭矩的数据，进而预测该区域内煤与瓦斯的突出危险性。
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