CN105333905B - 煤岩上行钻孔瓦斯参数的测定系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤岩上行钻孔瓦斯参数的测定系统，其包括探收装置、封堵装置和测定装置，探收装置安装在钻孔内，封堵装置用于封闭钻孔，探收装置包括第一管体、第二管体和第三管体，第三管体伸入钻孔底部，第一管体位于钻孔的最外侧，第一管体与第二管体、第二管体与第三管体之间均为可拆卸式连接，第三管体的尾部上表面间隔均匀的设置有若干列管孔，相邻列数的管孔之间套置有圆柱铁环。本发明测定系统主要解决了松软煤岩中上行钻孔易塌陷，影响瓦斯参数的测量等问题；此外，由于该测定系统采用了电子装置，可以自动对瓦斯压力数据进行周期性的记录、存储和传输，减少了人工数据记录的次数。

Description

煤岩上行钻孔瓦斯参数的测定系统

技术领域

本发明属于矿山煤岩上行钻孔瓦斯参数的测定技术领域，具体涉及一种煤岩上行钻孔瓦斯参数的测定系统。

背景技术

瓦斯压力和瓦斯含量是标志煤层瓦斯赋存状态的重要参数。在研究矿井煤与瓦斯突出、瓦斯涌出、瓦斯抽放时，它是一个关键性的基础参数，因此为研究煤层瓦斯的赋存及涌出的规律，有必要进行煤层瓦斯压力和瓦斯含量的测定。根据煤炭行业标准MT/T638-1996《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》的规定，测压钻场应选在邻近煤层的巷道中，一般应选择在完整坚硬的煤岩中打上行钻孔，如果在松软煤岩中打孔测量，易出现钻孔塌陷，压埋瓦斯测量孔，无法抽采瓦斯，导致瓦斯参数测量不准确，影响瓦斯参数的测定效果。

然而，在地层构造形态复杂或巷道布置在松软岩层的情况下，有必要采用在松软煤岩中打上行钻孔进行瓦斯参数的抽采测量，而传统的瓦斯测量装置不能有效的解决的松软煤岩中瓦斯测量问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤岩上行钻孔瓦斯参数的测定系统，该系统主要解决了松软煤岩中上行钻孔易塌陷，影响瓦斯参数的测量等问题；此外，由于该测定系统采用了电子装置，可以自动对瓦斯压力数据进行周期性的记录、存储和传输，减少了人工数据记录的次数。

其技术解决方案包括：

一种煤岩上行钻孔瓦斯参数的测定系统，其包括探收装置、封堵装置和测定装置，所述探收装置安装在所述钻孔内，所述封堵装置用于封闭所述钻孔，

所述探收装置包括第一管体、第二管体和第三管体，所述第三管体伸入所述钻孔底部，所述第一管体位于所述钻孔的最外侧，所述第一管体与第二管体、第二管体与第三管体之间均为可拆卸式连接，所述第三管体的尾部上表面间隔均匀的设置有若干列管孔，相邻列数的管孔之间套置有圆柱铁环；

所述封堵装置包括封堵胶囊、胶囊连接管和胶囊操作台，所述封堵胶囊有若干个，每个封堵胶囊间隔排列套置在所述第三管体的前部和中部，相邻的封堵胶囊与钻孔之间形成封堵室，所述封堵室通过高压胶管连接有封堵操作台，所述封堵操作台用于向所述封堵室内提供封堵液；

所述第一管体的前部连接所述测定装置，所述测定装置用于测定钻孔内的瓦斯参数。

上述技术方案直接带来的有益技术效果为：

封堵系统中封堵胶囊起到初步封堵钻孔作用，封堵液起到进一步密封松软煤岩钻孔周围裂隙作用，防止瓦斯从钻孔周围裂隙散逸，上述双重作用可达到预期密封效果，进而为测定装置抽采、测定瓦斯奠定基础。

作为本发明的一个优选方案，所述测定装置包括依次连接的瓦斯压力表、电子压力测量仪和瓦斯收集分析罐，所述瓦斯压力表与第一管体的前部连接。

作为本发明的另一个优选方案，所述第三管体的尾部沿长度方向间隔均匀的设置有3～6列管孔，并且每列的管孔设置有3个。

上述技术方案直接带来的有益技术效果为：

第三管体设计目的是为了增加瓦斯的抽采效率，通过与第一管体配合，将抽采的瓦斯输送至相关仪表或罐装设备中，进而测定相关瓦斯参数，收集瓦斯气体。

优选的，所述第二管体的两端均设置有螺纹，所述第一管体和第二管体、第二管体和第三管体通过螺纹配合连接。

优选的，所述第一管体和第二管体，第二管体和第三管体的连接处由内置式橡胶垫圈进行密封。

上述技术方案直接带来的有益技术效果为：

各段管体螺纹连接，便于根据钻孔长度接长第三段管体，使得瓦斯气体沿着各段管体流向收集装置，橡胶垫圈起到密封作用，防止瓦斯气体在管体连接处散逸。

优选的，所述封堵胶囊设置有两个，分别套置在第三管体的前部和中部。

本发明所带来的有益技术效果：

本发明煤岩上行钻孔瓦斯参数测定系统，与现有技术相比，一方面，探收装置由可拆卸的第一管体、第二管体和第三管体组成，三段管体可实现快速拆卸与连接，且通过螺纹连接安装方便，根据钻孔深度可选择探收装置的长度；另一方面，在第三管体的尾部上表面沿长度方向间隔均匀的设置有若干列管孔，相邻列数的管孔之间套置有圆柱铁环，将第三管体安装在钻孔中，圆柱铁环的作用可抑制钻孔塌陷，可保证瓦斯顺畅的流入管孔中，确保瓦斯抽采效果。

封堵装置用于封闭钻孔，封堵松软煤岩裂隙，防止瓦斯从裂隙中散逸，影响瓦斯参数的测定。

本发明在探收装置与封堵装置的结合下，进而选用测定装置进行瓦斯参数测定，能够较好的克服传统松软煤岩上行钻孔易塌陷对瓦斯参数测定的影响，尤其适用于松软煤岩上行钻孔中对瓦斯参数的测定，确保了松软煤岩瓦斯抽采及其瓦斯参数的精确测定。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1为本发明煤岩上行钻孔瓦斯参数测定系统的结构示意图；

图2为煤岩上行钻孔瓦斯参数测定系统中钻孔施工图；

图3为煤岩上行钻孔瓦斯参数测定系统中探收装置结构示意图；

图4为煤岩上行钻孔瓦斯参数测定系统中封堵装置部分结构示意图；

图中，1、钻孔，2、第三管体，3、封堵胶囊，4、第二管体，5、封堵室，6、封堵液，7、胶囊连接管，8、高压胶管，9、胶囊操作台，10、封堵操作台，11、开关，12、瓦斯压力表，13、电子压力测量仪，14、瓦斯收集分析罐，15、圆柱铁环，16、管孔，17、内置式橡胶垫圈，18、第一管体，19、钻机，20、混凝土封堵料，21、煤层。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步清楚、完整的说明。

本发明煤岩上行钻孔瓦斯参数测定系统，结合图1和图2所示，主要包括探收装置、封堵装置和测定装置。

探收装置，包括依次连接的第一管体18、第二管体4和第三管体2，其中，第三管体2伸入钻孔1底部，第一管体18位于钻孔1的最外侧，第一管体18可以为现有技术中的钻杆等，第二管体4的两端设置有螺纹，其两端分别与第一管体、第三管体内的结构相匹配，可实现快速可拆卸连接，结合图3和图4所示，为了连接更加紧密，可优选在第一管体18和第二管体4、第二管体4和第三管体2的连接处由内置式橡胶垫圈17进行密封，可拆卸式连接的第一管体、第二管体和第三管体可以满足实际测定过程中对于不同深度钻孔的需求，如钻孔较深的情况下，可以选择更换较长的第二管体，可酌情增减。

在上述第三管体的尾部上表面沿长度方向间隔均匀的设置有若干列管孔16，本发明优选设置有4列，此数量的管孔16可以满足本发明测定要求，在相邻列数的管孔之间套置有圆柱铁环15，圆柱铁环为实心结构可以防止钻孔塌陷，每列管孔优选为3个，圆柱铁环将相邻列的管孔隔开，并且不会阻挡管孔。

封堵装置，包括封堵胶囊3、胶囊连接管7、胶囊操作台9、封堵操作台10和高压胶管8，封堵胶囊根据实际情况可以设置有多个，或根据第三管体以及钻孔的深度设置，本发明优选封堵胶囊有两个，两个封堵胶囊依次间隔套置在第三管体的前部和中部，两个封堵胶囊通过胶囊连接管7与胶囊操作台10连接，通过胶囊操作台10向封堵胶囊内注入封堵液6，两个注满封堵液的封堵胶囊3与钻孔之间形成封堵室5，封堵室5通过高压胶管8与封堵操作台10连接，通过封堵操作台10向封堵室5内提供封堵液6。

上述用于提供封堵液的胶囊操作台9和封堵操作台10的结构可采用现有技术中的结构，此处不再做详细冗述。

测定装置，包括开关11、瓦斯压力表12、电子压力测量仪13和瓦斯收集分析罐14，其中，瓦斯压力表12与第一管体连接，开关11用于控制瓦斯流的开启与关闭，瓦斯压力表12为机械式压力表，用于检测瓦斯压力，电子压力测量仪13可连接计算机获取监测到的实时瓦斯压力数据，形成电子数据，并与瓦斯压力表12相互监测纠正。

胶囊操作台9向封堵胶囊3输入封堵液6的压力应大于瓦斯压力和封堵室5中封堵液6的压力。

上述测定系统的具体测定方法，具体包括以下步骤：

(1)打钻孔：用常规的煤矿钻机19在煤岩巷道中向煤层21打上行钻孔，孔深达到煤层；

(2)安装瓦斯探收装置：清理钻孔1中的杂物，在钻孔1中安装第三管体2，将第三管体2与第二管体4通过螺纹快速连接，并利用钻机19和第一管体18将其送达钻孔1深部；

(3)封闭钻孔：首先将封堵胶囊3通过高压胶管8与封堵操作台10连接，通过封堵操作台10向封堵胶囊3内注入封堵液，当封堵胶囊3内的封堵液达到一定量时膨胀，与钻孔形成封堵室，然后将封堵室通过高压胶管与封堵操作台连接，并通过封堵操作台向封堵室内提供封堵液，其中，控制封堵胶囊中的封堵液压力稍高于瓦斯气体压力和封堵室中封堵液的压力，最后利用混凝土封堵料20将剩余部分进行封口处理；

(4)耐压试验：封孔完毕后，做耐压试验对封孔效果进行检验，若封孔不合格，则需重新封孔；

(5)测定瓦斯参数：耐压试验完毕后，进行瓦斯参数测定，即打开开关，待压力表12稳定后，读取压力表12示数，压力表12读数显示封孔内瓦斯压力的数值，电子压力测量仪13将瓦斯压力数值周期性的记录、存储、传输，最后将瓦斯收集至瓦斯收集分析罐14中，进行成分和含量分析。

上述未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

上述实施例仅是对本发明的一个说明，而并非限定，封堵胶囊以及每个管体所测钻孔长度均可根据现场实际情况来改变，本领域技术人员在本发明的启示下，得出的可拆卸式连接的其它管体也应在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种煤岩上行钻孔瓦斯参数的测定系统，其包括探收装置、封堵装置和测定装置，所述探收装置安装在所述钻孔内，所述封堵装置用于封闭所述钻孔，其特征在于：

所述探收装置包括第一管体、第二管体和第三管体，所述第三管体伸入所述钻孔底部，所述第一管体位于所述钻孔的最外侧，所述第一管体与第二管体、第二管体与第三管体之间均为可拆卸式连接，所述第三管体的尾部上表面间隔均匀的设置有若干列管孔，相邻列数的管孔之间套置有圆柱铁环；

所述封堵装置包括封堵胶囊、胶囊连接管和胶囊操作台，所述封堵胶囊有若干个，每个封堵胶囊间隔排列套置在所述第三管体的前部和中部，相邻的封堵胶囊与钻孔之间形成封堵室，所述封堵室通过高压胶管连接有封堵操作台，所述封堵操作台用于向所述封堵室内提供封堵液；

所述第一管体的前部连接所述测定装置，所述测定装置用于测定钻孔内的瓦斯参数，所述测定装置包括依次连接的瓦斯压力表、电子压力测量仪和瓦斯收集分析罐，所述瓦斯压力表与第一管体的前部连接，所述第二管体的两端均设置有螺纹，所述第一管体和第二管体、第二管体和第三管体通过螺纹配合连接。

2.根据权利要求1所述的煤岩上行钻孔瓦斯参数的测定系统，其特征在于：所述第三管体的尾部沿长度方向间隔均匀的设置有3～6列管孔，并且每列的管孔设置有3个。

3.根据权利要求1所述的煤岩上行钻孔瓦斯参数的测定系统，其特征在于：所述第一管体和第二管体，第二管体和第三管体的连接处由内置式橡胶垫圈进行密封。

4.根据权利要求1所述的煤岩上行钻孔瓦斯参数的测定系统，其特征在于：所述封堵胶囊设置有两个，分别套置在第三管体的前部和中部。