CN107101787A - 一种瓦斯抽采钻孔密封性检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种瓦斯抽采钻孔密封性检测装置及检测方法，该装置包括压力传感器、流量计、密封套筒和瓦斯抽采孔密封性检测仪，密封套筒的一端开口，另一端的中间开有两个孔，密封套筒的开口端固定在煤壁上，压力传感器穿过密封套筒的一个孔垂直插入钻孔中，流量计的一端连接硬质导管，另一端连接软质导管，硬质导管穿过密封套筒的另一个孔垂直插入钻孔中，软质导管连接气泵，压力传感器、流量计分别通过导线与瓦斯抽采孔密封性检测仪连接且相互平行。本发明的装置携带方便，操作简单，可以实现不同钻孔的密封性检测，检测时间短，结果可靠。

Description

一种瓦斯抽采钻孔密封性检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及煤炭安全监测技术领域，具体涉及一种瓦斯抽采钻孔密封性检测装置及检测方法。

背景技术

在我国煤炭行业的五大类灾害事故中，煤层瓦斯灾害以破坏程度大、伤亡事故多、事故频率高等特点成为近年来煤矿生产过程中最严重事故类型之一。煤炭开采中，抽采率大小与钻孔的封孔效果直接相关。现有的封孔方法主要有：水泥砂浆封孔、黄泥封孔、聚氨酯封孔及传统封孔器封孔。但是每一种方法都难以完全保证封孔的质量。

根据现有的技术，封孔后难以判断封孔效果；封孔效果不理想难以查找泄露点，进行二次封孔，故急需一种可以快速判断封孔质量的装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种瓦斯抽采钻孔密封性检测装置，用于快速检测钻孔的封堵效果。

为实现上述目的，本发明的一种瓦斯抽采钻孔密封性检测装置，包括压力传感器、流量计、密封套筒，以及瓦斯抽采孔密封性检测仪，所述密封套筒的一端开口，另一端的中间开有两个孔，所述密封套筒的开口端固定在煤壁上，所述压力传感器穿过所述密封套筒的一个孔垂直插入到煤壁中的瓦斯抽采钻孔中，所述流量计的一端连接硬质导管，另一端连接软质导管，所述硬质导管穿过所述密封套筒的另一个孔垂直插入到煤壁中的瓦斯抽采钻孔中，所述软质导管连接气泵，所述压力传感器、流量计分别通过导线与所述瓦斯抽采孔密封性检测仪连接且所述压力传感器与所述流量计相互平行。

进一步，所述瓦斯抽采孔密封性检测仪上设置有液晶触摸屏、电源开关和复位开关，所述瓦斯抽采孔密封性检测仪内置电源电池和封孔质量判断程序。

进一步，当待测瓦斯抽采钻孔孔径较大时，所述密封套筒的开口端与煤壁的固定方式为封堵固定。

进一步，当待测瓦斯抽采钻孔孔径较小时，所述密封套筒的开口端与煤壁的固定方式为打孔固定。

本发明的另一目的是提供利用上述瓦斯抽采钻孔密封性检测装置进行密封性检测的方法。

为实现上述目的，本发明的一种瓦斯抽采钻孔密封性检测方法，包括以下步骤：

S1.组装瓦斯抽采钻孔密封性检测装置，对钻孔密封性进行检测；

S2.不连接钻孔，将流量计和压力传感器置于开放空间，打开气泵进行充气，按开始键进行检测装置的自检；

S3.如果S2自检结果为“差”，则证明仪器功能正常，进入S4；反之，如果S2自检结果为“优”或“良”，则结束检测，检测仪器故障；

S4.将流量计和压力传感器通过密封套筒固定，然后将密封套筒固定在待检测的钻孔上；打开气泵，向钻孔中充气，使钻孔内压力达到0.16Mpa时，调节气泵使进气压力稳定在0.2Mpa；

S5.当钻孔内压力稳定在某一个压力值P₀(波动变化率小于5％)的时间超过20s，则判定进气状态稳定，设备自动将P₀设为此次检测的初始压力值；同理，确定初始流量值Q_w，系统进入流量判定程序S6；

S6.气体以0.2MPa压力进入稳定状态时，若Q_w≥15L/min，则直接判定为“差”；否则进入压力判定程序S7；

S7.关闭进气阀门，让钻孔内压力自由衰减，在时间t内，压力衰减为P_t，则t时间内衰减率θ为：

t＝180s时，若θ≤5％，则密封质量为“优”；若5％＜θ≤15％，则密封质量为“良”；若15％＜θ，则密封质量为“差”；

S8.在瓦斯抽采钻孔密封性检测仪上显示检测的最终结果并结束检测过程。

相对于现有的技术产品，本发明有以下优点：

1、有可视化的操作界面，操作简单，方便操作人员学习和操作。检测仪本身按键少，减少了因为煤尘对操作设备损坏的可能。检测结果可以通过液晶屏直接获取；

2、检测装置所占空间小，便于在井下携带、安装和进行检测，也可以在下井前预先装好直接带下井；

3、检测所需时间短，结果准确可靠，避免了多台检测仪器的使用造成数据失真的问题，有效的提高了抽采钻孔密封性检测结果的速度和准确性；

4、检测数据可以通过电脑导出，便于检测数据的保存和封孔具体情况的分析，减少了操作人员的操作强度。

附图说明

图1为本发明瓦斯抽采钻孔密封性检测装置的结构示意图；

图2为本发明瓦斯抽采钻孔密封性检测方法的原理示意图。

图中，1-瓦斯抽采钻孔；2-煤壁；3-压力传感器；4-密封套筒；5-导线；6-瓦斯抽采钻孔密封性检测仪；7-液晶触摸屏；8-复位开关；9-电源开关；10-软质导管；11-流量计；12-硬质导管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明的一种瓦斯抽采钻孔密封性检测装置包括：包括检测实时压力的压力传感器3、内置流量传感器的流量计11、密封套筒4，以及用于判断和反馈检测结果的瓦斯抽采孔密封性检测仪6，所述密封套筒4的一端开口，另一端的中间开有两个孔，所述密封套筒4的开口端固定在煤壁2上，所述压力传感器3穿过所述密封套筒4的一个孔垂直插入到煤壁2中的瓦斯抽采钻孔1中，所述流量计11的一端连接硬质导管12，另一端连接软质导管10，所述硬质导管12穿过所述密封套筒4的另一个孔垂直插入到煤壁2中的瓦斯抽采钻孔1中，所述软质导管10连接气泵(图中未示出气泵)，所述压力传感器3、流量计11分别通过导线5与所述瓦斯抽采孔密封性检测仪6连接且所述压力传感器3与所述流量计11相互平行。

在本实施例中，气泵与硬质导管12相连，用于向钻孔内加压。在气泵向内压气的过程中，与硬质导管12相连的流量计11记录抽取气体的流量值，同时与流量计11平行放置且紧密固定在密封套筒4的压力传感器3实时记录待测钻孔中的压力值，流量值和压力值通过数据导线传输给瓦斯抽采孔密封性检测仪6。

密封套筒4与待测钻孔的连接固定方式可根据孔洞的大小灵活选择。在待测孔洞直径较大时，可以采用封堵固定的方式；待测孔洞的直径较小时，一般采用打孔固定。硬质导管12和压力传感器3被紧密固定在密封套筒1中，两者的末端深入孔洞中。孔洞中的压力值不会与外界的气压值有较大的差距，所以不用考虑大压力差下气体涌出的情况。

进一步，所述瓦斯抽采孔密封性检测仪6上设置有液晶触摸屏7、电源开关9和复位开关8，所述瓦斯抽采孔密封性检测仪6内置电源电池和封孔质量判断程序。

在本实施例中，液晶显示屏会每秒刷新流量、压力值。在检测仪程序控制下，整个数据的收集过程时长为180s。数据收集过程结束，检测结果会自动显示在液晶屏幕中。

本发明的瓦斯抽采钻孔密封性检测装置的工作过程：如图2所示，

S1.瓦斯抽采钻孔密封性检测仪6与压力传感器3和流量计11通过导线5连接；所述的压力传感器3和硬质导管12同时固定在密封套筒4上；密封套筒4固定在瓦斯抽采钻孔1上；硬质导管12一端插入瓦斯抽采钻孔1，一端通过流量计11与软质导管10连接，软质导管10与气泵连接。

组装瓦斯抽采钻孔密封性检测装置，对钻孔密封性进行检测；

S2.不连接钻孔，将流量计11和压力传感器3置于开放空间，打开气泵进行充气，按开始键进行检测装置的自检；

S3.如果S2自检结果为“差”，则证明仪器功能正常，进入S4；反之，如果S2自检结果为“优”或“良”，则结束检测，检测仪器故障；

S4.将流量计11和压力传感器3通过密封套筒4固定，然后将密封套筒4固定在待检测的钻孔上；打开气泵，向钻孔中充气，使钻孔内压力达到0.16Mpa时，调节气泵使进气压力稳定在0.2Mpa；由于钻孔内空间足够大，因此开始时可以较高压力向钻孔内充气，钻孔内压力达到0.16MPa时，关闭阀门，调节气泵，使进气压力保持0.2MPa，然后打开阀门，使气体进入钻孔内；

S5.因为漏气通道的存在，使得孔内压力小于0.2MPa，当钻孔内压力稳定在某一个压力值P₀(波动变化率小于5％)的时间超过20s，则判定进气状态稳定，设备自动将P₀设为此次检测的初始压力值；同理，确定初始流量值Q_w，系统进入流量判定程序S6；

S6.气体以0.2MPa压力进入稳定状态时，若Q_w≥15L/min，则直接判定为“差”；否则进入压力判断程序S7；

S7.关闭进气阀门，让钻孔内压力自由衰减，在时间t内，压力衰减为P_t，则t时间内衰减率θ为：

t＝180s时，若θ≤5％，则密封质量为“优”；若5％＜θ≤15％，则密封质量为“良”；若15％＜θ，则密封质量为“差”；

S8.在瓦斯抽采钻孔密封性检测仪上显示检测的最终结果并结束检测过程。

本发明的瓦斯抽采钻孔密封性检测装置，可以更加直观、快速和准确的测出封孔的质量，使煤炭行业从业人员能够进一步了解封孔的具体状况。同时，该抽采钻孔密封性检测装置具有方便携带，便于操作等方面的优点，具有较好的使用效果和推广应用价值。

Claims (5)

1.一种瓦斯抽采钻孔密封性检测装置，其特征在于，包括压力传感器(3)、流量计(11)、密封套筒(4)，以及瓦斯抽采孔密封性检测仪(6)，所述密封套筒(4)的一端开口，另一端的中间开有两个孔，所述密封套筒(4)的开口端固定在煤壁(2)上，所述压力传感器(3)穿过所述密封套筒(4)的一个孔垂直插入到煤壁(2)中的瓦斯抽采钻孔(1)中，所述流量计(11)的一端连接硬质导管(12)，另一端连接软质导管(10)，所述硬质导管(12)穿过所述密封套筒(4)的另一个孔垂直插入到煤壁(2)中的瓦斯抽采钻孔(1)中，所述软质导管(10)连接气泵，所述压力传感器(3)、流量计(11)分别通过导线(5)与所述瓦斯抽采孔密封性检测仪(6)连接且所述压力传感器(3)与所述流量计(11)相互平行。

2.根据权利要求1所述的瓦斯抽采钻孔密封性检测装置，其特征在于，所述瓦斯抽采孔密封性检测仪(6)上设置有液晶触摸屏(7)、电源开关(9)和复位开关(8)，所述瓦斯抽采孔密封性检测仪(6)内置电源电池和封孔质量判断程序。

3.根据权利要求1所述的瓦斯抽采钻孔密封性检测装置，其特征在于，当待测瓦斯抽采钻孔(1)孔径较大时，所述密封套筒(4)的开口端与煤壁(2)的固定方式为封堵固定。

4.根据权利要求1所述的瓦斯抽采钻孔密封性检测装置，其特征在于，当待测瓦斯抽采钻孔(1)孔径较小时，所述密封套筒(4)的开口端与煤壁(2)的固定方式为打孔固定。

5.一种利用权利要求1-4任一项所述检测装置检测瓦斯抽采钻孔密封性的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.组装瓦斯抽采钻孔密封性检测装置，对钻孔密封性进行检测；

S2.不连接钻孔，将流量计(11)和压力传感器(3)置于开放空间，打开气泵进行充气，按开始键进行检测装置的自检；

S3.如果S2自检结果为“差”，则证明仪器功能正常，进入S4；反之，如果S2自检结果为“优”或“良”，则结束检测，检测仪器故障；

S4.将流量计(11)和压力传感器(3)通过密封套筒(4)固定，然后将密封套筒固定(4)在待检测的钻孔上；打开气泵，向钻孔中充气，使钻孔内压力达到0.16Mpa时，调节气泵使进气压力稳定在0.2Mpa；

S5.当钻孔内压力稳定在某一个压力值P₀(波动变化率小于5％)的时间超过20s，则判定进气状态稳定，设备自动将P₀设为此次检测的初始压力值；同理，确定初始流量值Q_w，系统进入流量判定程序S6；

S6.气体以0.2MPa压力进入稳定状态时，若Q_w≥15L/min，则直接判定为“差”；否则进入压力判定程序S7；

S7.关闭进气阀门，让钻孔内压力自由衰减，在时间t内，压力衰减为P_t，则t时间内衰减率θ为：

<mrow> <mi>&amp;theta;</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>|</mo> <mrow> <msub> <mi>P</mi> <mi>t</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>P</mi> <mn>0</mn> </msub> </mrow> <mo>|</mo> </mrow> <msub> <mi>P</mi> <mn>0</mn> </msub> </mfrac> <mo>&amp;times;</mo> <mn>100</mn> <mi>%</mi> </mrow>

t＝180s时，若θ≤5％，则密封质量为“优”；若5％＜θ≤15％，则密封质量为“良”；若15％＜θ，则密封质量为“差”；

S8.在瓦斯抽采钻孔密封性检测仪上显示检测的最终结果并结束检测过程。