CN107859514A - 一种基于钻进参数识别煤巷顶板岩性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于钻进参数识别煤巷顶板岩性的方法，能够实时快速识别煤巷顶板中隐藏的劣化区域，第一步，岩层探测装置安装，首先将速度传感器通过U型支架固定于钻机底座上，转速传感器通过喉箍固定在钻套附近，与钻套上吸附的磁钢相对，将速度传感器与转速传感器的导线与无纸记录仪连接，第二步，锚固孔钻进，对顶板岩石进行钻进，无纸记录仪开始记录并生成实时钻速‑时间、位移‑时间、转速‑时间曲线，第三步，数据分析阶段，通过无纸记录仪的实时曲线，通过钻速与转速的变化结合钻进位移，分析判断出软弱夹层的位置。本发明结构简单，易操作，能够实时探测煤巷顶板岩层内部隐藏的劣化区域，具有良好的经济和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿支护领域，特别是一种基于钻进参数识别煤巷顶板岩性的方法。
背景技术
20世纪90年代以来，锚杆支护技术以其显著的技术及经济优越性在煤矿巷道支护中得到了广泛的应用，是煤矿巷道支护领域的一场革命。煤巷顶板锚固孔钻进是锚杆支护的一个重要环节，煤巷顶板为沉积层状岩体，各层的岩性不同，相关研究表明，在锚杆机参数不变的情况下，煤巷顶板不同岩性岩石对钻杆的动力响应特征不同，钻杆在不同岩性岩层中的钻进速度、转动速度也会不同。
煤巷顶板岩层结构劣化（软弱夹层）是锚杆支护煤巷冒顶的重要原因，由于劣化区域不可见，锚杆可能锚固在该区域或该区域附近，使得锚固质量下降，这就存在冒顶风险。因此，开发一种能够识别顶板岩性，特别识别岩层结构劣化区域危险源-软弱夹层的方法刻不容缓。
发明内容
针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种基于钻进参数识别煤巷顶板岩性的方法，解决煤巷顶板岩层结构劣化区域不易探明的难题，从而调整锚固参数，提高顶板稳定性。
本发明解决的技术方案是，第一步，岩层探测装置安装，首先将速度传感器通过U型支架顶部的中心孔固定于U型支架上，然后将U型支架固定于钻机底座上，将卡箍固定于钻机支腿一定位置，将感应磁环与非导磁垫片通过螺栓固定于磁环支架上，将测杆穿过磁环支架中心孔，然后将磁环支架卡箍通过销钉连接，转速传感器穿过折弯的薄钢板通过喉箍固定在钻套附近，与钻套上吸附的磁钢相对；将钻速传感器与转速传感器导线与无纸记录仪连接，接通无纸记录仪电源，开始记录数据；
第二步，锚固孔钻进，启动锚杆钻机，对顶板岩石进行钻进，无纸记录仪开始记录存储钻杆钻进顶板岩石时任意时刻的钻进速度、钻进位移、转速，并生成实时钻速-时间、位移-时间、转速-时间曲线；
第三步，数据分析阶段，通过无纸记录仪的实时曲线，通过钻速与转速的变化结合钻进位移，分析判断出软弱夹层的位置。
根据相关研究，在钻进参数及动力输出条件不变的情况下，钻杆钻进速度与转速和岩石的强度有很大关系，岩石强度越大，则转速、与钻速越低，反之则越高。因此，根据此理论，本发明具有较高的可行性及可操作性，能够快速有效识别出顶板岩层内部隐藏的软弱夹层，从而及时调整支护参数，提高顶板稳定性。
附图说明
图1为本发明岩层探测装置结构图。
图2为速度传感器安装示意图。
图3为本发明工作示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
由图1-3给出，本发明在具体实施时，首先进行岩层探测装置的安装，然后进行顶板锚固孔钻进，按以下步骤进行：
第一步，岩层探测装置安装，首先将速度传感器2通过U型支架1顶部的中心孔固定于U型支架1上，然后将U型支架2固定于钻机底座4上，将卡箍10固定于钻机支腿适当位置，将感应磁环6与非导磁垫片7通过螺栓固定于磁环支架8上，将测杆15穿过磁环支架8的中心孔，然后将磁环支架8与卡箍10通过销钉9连接，转速传感器13穿过折弯的薄钢板通过喉箍固定在钻套11附近，与钻套11上吸附的磁钢12相对；将速度传感器2与转速传感器13的导线与无纸记录仪3连接，接通无纸记录仪3电源，开始记录数据；
第二步，锚固孔钻进，启动锚杆钻机5，对顶板岩石17进行钻进，无纸记录仪3开始记录存储钻杆14钻进顶板岩石17时任意时刻的钻进速度、钻进位移、转速，并生成实时钻速-时间、位移-时间、转速-时间曲线；
第三步，数据分析阶段，通过无纸记录仪3的实时曲线，通过钻速与转速的变化结合钻进位移，分析判断出软弱夹层18的位置。
所述的顶板岩层探测装置包括无纸记录仪3、速度传感器2、转速传感器13，速度传感器2通过U型支架1中心孔与U型支架1连接，U型支架1通过螺钉16与钻机底座4相连接。
所述的卡箍10紧固于钻机支腿上，其初始位置距离钻机底座4为200mm，在钻进过程中，能够随钻机支腿的上升而同步上升，从而带动磁环支架8以及感应磁环6在测杆15上同步移动。
所述的感应磁环6与非导磁垫片7的中心孔与磁环支架8的中心孔能够完全重合。
所述的磁环支架8通过销钉9与卡箍10连接，且磁环支架8能够绕钻机5自由摆动，以保护测杆15不受到锚杆钻机5摆动的影响。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
本发明结构简单，易操作，能够实时探测煤巷顶板锚固孔钻进过程中顶板岩层隐藏的劣化区域，从而能够及时调整优化支护参数，提高顶板稳定性，具有良好的经济和社会效益。
Claims (4)
1.本发明涉及一种基于钻进参数识别煤巷顶板岩性的方法，其特征在于：首先进行岩层探测装置的安装，然后进行顶板锚固孔钻进，按以下步骤进行：
第一步，岩层探测装置安装，首先将速度传感器（2）通过U型支架（1）顶部的中心孔固定于U型支架（1）上，然后将U型支架（1）固定于钻机底座（4）上，将卡箍（10）固定于钻机支腿适当位置，将感应磁环（6）与非导磁垫片（7）通过螺栓固定于磁环支架（8）上，将测杆（15）穿过磁环支架（8）的中心孔，然后将磁环支架（8）与卡箍（10）通过销钉（9）连接，转速传感器（13）穿过折弯的薄钢板通过喉箍固定在钻套（11）附近，与钻套（11）上吸附的磁钢（12）相对；将速度传感器（2）与转速传感器（13）的导线与无纸记录仪（3）连接，接通无纸记录仪（3）电源，开始记录数据；
第二步，锚固孔钻进，启动锚杆钻机（5），对顶板岩石（17）进行钻进，无纸记录仪（3）开始记录存储钻杆（14）钻进顶板岩石（17）时任意时刻的钻进速度、钻进位移、转速，并生成实时钻速-时间、位移-时间、转速-时间曲线；
第三步，数据分析阶段，通过无纸记录仪（3）的实时曲线，通过钻速与转速的变化结合钻进位移，分析判断出软弱夹层（18）的位置；
所述的顶板岩层探测装置包括无纸记录仪（3）、速度传感器（2）、转速传感器（13），速度传感器（2）通过U型支架（1）中心孔与U型支架（1）连接，U型支架（1）通过螺钉（16）与钻机底座（4）相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于钻进参数识别煤巷顶板岩性的方法，其特征在于，所述的卡箍（10）紧固于钻机支腿上，其初始位置距离钻机底座（4）为200mm，在钻进过程中，能够随钻机支腿的上升而同步上升，从而带动磁环支架（8）以及感应磁环（6）在测杆（15）上同步移动。
3.根据权利要求1所述的一种基于钻进参数识别煤巷顶板岩性的方法，其特征在于，所述的感应磁环（6）与非导磁垫片（7）的中心孔与磁环支架（8）的中心孔能够完全重合。
4.根据权利要求1所述的一种基于钻进参数识别煤巷顶板岩性的方法，其特征在于，所述的磁环支架（8）通过销钉（9）与卡箍（10）连接，且磁环支架（8）能够绕钻机（5）自由摆动，以保护测杆（15）不受到锚杆钻机（5）摆动的影响。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110219700A (zh) * | 2019-07-07 | 2019-09-10 | 于广东 | 一种识别煤矿巷道顶板岩石性质的方法及装置 |
| CN111396039A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-07-10 | 天地科技股份有限公司 | 煤矿巷道顶板岩性钻孔判定装置及判定方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN204476305U (zh) * | 2015-01-23 | 2015-07-15 | 河南理工大学 | 一种巷道支护锚固用三棱三螺旋推力排渣钻杆 |
| WO2015127545A1 (en) * | 2014-02-28 | 2015-09-03 | Penguin Automated Systems Inc. | System and method for hang-up assessment and removal |
| CN104975868A (zh) * | 2015-06-13 | 2015-10-14 | 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司 | 基于定向钻进的顶板高位走向大直径长钻孔瓦斯抽采方法 |
| US9243450B1 (en) * | 2012-01-17 | 2016-01-26 | Canyon Oak Energy LLC | System for operating a drilling rig with a retracting guide dolly and a top drive |
| CN105422088A (zh) * | 2015-11-11 | 2016-03-23 | 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 | 一种煤矿巷道地质参数在线监测系统 |
-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9243450B1 (en) * | 2012-01-17 | 2016-01-26 | Canyon Oak Energy LLC | System for operating a drilling rig with a retracting guide dolly and a top drive |
| WO2015127545A1 (en) * | 2014-02-28 | 2015-09-03 | Penguin Automated Systems Inc. | System and method for hang-up assessment and removal |
| CN204476305U (zh) * | 2015-01-23 | 2015-07-15 | 河南理工大学 | 一种巷道支护锚固用三棱三螺旋推力排渣钻杆 |
| CN104975868A (zh) * | 2015-06-13 | 2015-10-14 | 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司 | 基于定向钻进的顶板高位走向大直径长钻孔瓦斯抽采方法 |
| CN105422088A (zh) * | 2015-11-11 | 2016-03-23 | 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 | 一种煤矿巷道地质参数在线监测系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘栋梁: "煤巷顶板锚固孔钻进动力响应特性研究", 《中国优秀硕士学位论文数据库信息科技1辑》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110219700A (zh) * | 2019-07-07 | 2019-09-10 | 于广东 | 一种识别煤矿巷道顶板岩石性质的方法及装置 |
| CN111396039A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-07-10 | 天地科技股份有限公司 | 煤矿巷道顶板岩性钻孔判定装置及判定方法 |
| CN111396039B (zh) * | 2020-05-13 | 2023-06-06 | 天地科技股份有限公司 | 煤矿巷道顶板岩性钻孔判定装置及判定方法 |
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