CN108956023A - 一种束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置及方法，解决了通过瓦斯浓度测量确定钻孔漏气精确位置的技术问题，检测装置包括束管、套管、抽采管、密封盖、气体采集泵和瓦斯浓度检测仪，束管由多条导气管组合而成，套管内设置有多个密封圈，密封圈将套管分为多个测段，在两个密封圈之间的套管上设置有多个进气口，束管的每条导气管分别延伸至不同测段内，抽采管与钻孔的孔壁之间充满密封介质，抽采管与气体采集泵之间通过软管连接；利用上述检测装置分别对多个测段内的瓦斯浓度进行检测，通过监测结果对比从而判断钻孔漏气的精确位置的方法，该装置及方法具有安装方便，结构简单可靠，测量效率高等优点。
Description
技术领域
本发明属于煤矿开采测量技术领域，尤其是一种煤矿瓦斯抽采过程中定点检测抽采钻孔漏气位置的装置以及测量瓦斯抽采钻孔漏气位置的方法。
背景技术
我国煤矿生产93％为井工开采，70％以上煤矿是高瓦斯矿井。在煤矿开采中瓦斯是煤层的伴生气体，瓦斯是影响煤矿安全生产的主要威胁，同时瓦斯也是重要的补充能源，而瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理及煤矿区煤层气开发的主要方式。在瓦斯抽采过程中，保证钻孔的密封性是保障钻孔瓦斯抽采效率和抽采浓度的前提。
目前抽采钻孔主要使用聚氨酯、膨胀水泥及其它高分子材料进行密封，但是缺乏对钻孔密封质量的定点、实时检测手段，从而导致钻孔密封质量存在差异，造成煤层气的抽采量高，而抽采效率和利用率低，导致大量的煤层气由于瓦斯浓度低而无法被利用，无法利用的瓦斯被放空造成环境污染。瓦斯抽采浓度作为衡量钻孔密封质量的重要指标，检测抽采钻孔的漏气位置具体在孔口并管接口处、抽采管路连接处、封孔段介质、煤壁或者是钻孔深部倒孔需要进行确定。现有的检测方法大多是利用气体压力变化来确定钻孔的密封质量，其中专利CN102680187A、CN105114057A、CN202165074U和CN204882003U提出了气压测定钻孔密封质量的检测装置，专利CN105114057A提出了钻孔密封质量智能评价模型，但对漏气地点及位置不能准确确定。因此现有检测装置及检测方法存在不足，需要进一步的改进。
发明内容
为解决更为精确简便的确定瓦斯抽采钻孔的漏气位置，并进行定点检验的技术问题，本发明提供了一种束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置及方法，具体技术方案如下：
一种束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置，包括束管、套管、抽采管、密封盖、气体采集泵和瓦斯浓度检测仪；所述束管在套管内，所述套管穿过抽采管，所述气体采集泵连接套管与瓦斯浓度检测仪；所述密封盖包括外密封盖和内密封盖，外密封盖和内密封盖分别密封抽采管的两端；所述套管内设置有多个密封圈，密封圈将套管分为多个测段，在两个密封圈之间的套管上设置有多个进气口；所述束管由多条导气管组合而成，束管的每条导气管分别延伸至不同测段内。
优选的是，束管的每条导气管涂有不同的颜色，所述密封圈上设置有通孔，通孔直径与导气管直径相等。
进一步优选的是，导气管进气端设置在套管的进气口处，导气管的出气端设置有气阀。
优选的是，外密封盖设置在抽采管的钻孔外端，所述内密封盖设置在抽采管的钻孔内端，内密封盖与抽采管通过螺纹连接；所述内密封盖上设置有套管通孔，通孔位置设置有凹槽，凹槽内设置有密封环，密封垫压在密封环上，固定箍压紧密封垫紧贴内密封盖。
优选的是，密封圈由高弹硅胶制作而成，在密封圈与套管接触位置涂有密封胶泥。
优选的是，抽采管与钻孔的孔壁之间充满密封介质，所述套管与气体采集泵之间通过软管连接，所述气体采集泵与瓦斯浓度检测仪通过软管连接。
进一步优选的是，抽采管的钻孔外端设置有直角弯头，抽采管上设置有瓦斯浓度检测孔。
一种定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的方法，根据上述一种束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置，包括以下步骤：
①测定煤层原始瓦斯气体浓度；
②组装束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置，并插入瓦斯抽采钻孔内；
③通过所述抽采管开始抽采瓦斯，利用瓦斯浓度检测仪对抽采管上的瓦斯浓度检测孔处的瓦斯浓度进行检测；
④关闭所有导气管上的气阀，然后依次打开每条导气管上的气阀，开启气体采集泵，分别记录每个测段的瓦斯浓度；
⑤根据瓦斯浓度确定抽采钻孔的漏气位置。
优选的是，在步骤②中组装束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置具体包括：按测点顺序将所述束管的多条导气管和密封圈依次安装到套管内，安装内密封盖和外密封盖，连接气体采集泵和瓦斯浓度检测仪。
优选的是，在步骤⑤中根据瓦斯浓度确定抽采钻孔的漏气位置，其中漏气位置在瓦斯浓度变低的测段内。
本发明的有益效果包括：
(1)通过对瓦斯浓度的检测来判断漏气位置，实现了对抽采质量的检测和钻孔密封质量检测的，利用多条导气管，并划分多个测段依次测量瓦斯浓度，从而准确确定漏气位置。
(2)通过密封盖对抽采管两端进行密封，尤其是在套管穿过密封盖板的位置采用密封环、密封垫和固定箍对穿过位置进行密封，保证了装置的密闭性。
(3)通过使用多个密封圈将套管划分为多个测段，在每个测段的套管上设置进气口，每条导气管分别伸至不同测段的进气口处，保证通过不同导气管对不同测段的测量。
(4)利用该装置进行钻孔漏气位置的快速判断，并实现了对抽采钻孔深部的检测，从而确定钻孔的抽采效率。
(5)该装置具有安装方便，结构简单可靠，测量效率高等优点，实现固定式定点检测，瓦斯浓度测量设备结构简单材料要求低，降低测量成本。
附图说明
图1是束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置安装结构示意图；
图2是套管部分结构示意图；
图3是内密封盖安装结构示意图；
图中：1-束管；11-导气管；2-套管；21-进气口；22-密封圈；3-抽采管；31-瓦斯浓度检测孔；32-直角弯头；33-密封介质；4-密封盖；41-外密封盖；42-内密封盖；421-套管通孔；422-密封环；423-密封垫；424-固定箍；5-气体采集泵；51-软管；6-瓦斯浓度检测仪。
具体实施方式
结合图1至图3所述，本发明提供的一种束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置及方法的具体实施方式如下。
实施例1
一种束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置的结构具体包括束管1、套管2、抽采管3、密封盖4、气体采集泵5和瓦斯浓度检测仪6。束管1设置在套管2内被套管包裹，套管2穿过抽采管3，气体采集泵5连接套管与瓦斯浓度检测仪6，密封盖4包括外密封盖41和内密封盖42，外密封盖41和内密封盖42分别密封在抽采管3的两端。抽采管3与钻孔的孔壁之间充满密封介质33，密封介质33使用聚氨酯、膨胀水泥或者其它高分子材料，套管2与气体采集泵5之间通过软管51连接，气体采集泵5与瓦斯浓度检测仪6通过软管51连接，抽采管3在钻孔外端设置有直角弯头32，抽采管3上设置有瓦斯浓度检测孔31。
其中，在套管2内设置有多个密封圈22，密封圈22由高弹硅胶制作而成，在密封圈22与套管2接触位置涂有密封胶泥。密封圈22将套管2分为多个测段，根据钻孔的深度确定划分的测段个数，前提保证在靠近钻孔外部开口附件布置一个测段，在内密封盖42附近布置一个测段，在抽采管3外根据需要检测的钻孔深度酌情设置1～10个测段。在任意两个密封圈22之间的测段内，套管2上设置有多个进气口21，进气口21均匀的分布在套管2的管周上。束管1由多条导气管11组合而成，导气管11的数量根据测段的数量确定，测段数量与导气管11数量相等，束管1的每条导气管11分别延伸至不同测段内，束管1的进气端靠近进气口位置设置。其中导气管11进气端设置在套管的进气口21处，导气管11的出气端设置有气阀，气阀处于关闭状态，检测过程中依次打开气阀。束管1的每条导气管11涂有不同的颜色，密封圈22上设置有通孔，通孔直径与导气管直径相等。外密封盖设置在抽采管3的钻孔外端，内密封盖42设置在抽采管3的钻孔内端，内密封盖42与抽采管3通过螺纹连接，内密封盖42上设置有套管通孔，套管通孔位置设置有凹槽，凹槽内设置有密封环422，密封垫423压在密封环422上，固定箍424压紧密封垫423紧贴内密封盖。
一种定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的方法，根据上述一种束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置，包括以下步骤：
①测定煤层原始瓦斯气体浓度；
②组装束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置，并插入瓦斯抽采钻孔内；其中，组装束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置具体包括：按测点顺序将所述束管的多条导气管和密封圈依次安装到套管内，安装内密封盖和外密封盖，连接气体采集泵和瓦斯浓度检测仪。
③通过所述抽采管开始抽采瓦斯，利用瓦斯浓度检测仪对抽采管上的瓦斯浓度检测孔处的瓦斯浓度进行检测；
④关闭所有导气管上的气阀，然后依次打开每条导气管上的气阀，开启气体采集泵，分别记录每个测段的瓦斯浓度；
⑤根据瓦斯浓度确定抽采钻孔的漏气位置。
其中根据瓦斯浓度确定抽采钻孔的漏气位置，判断确定的漏气位置在瓦斯浓度变低的测段内。
实施例2
一种束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置的结构具体包括束管1、套管2、抽采管3、密封盖4、气体采集泵5和瓦斯浓度检测仪6。束管1设置在套管2内被套管包裹，套管2穿过抽采管，气体采集泵5连接套管2与瓦斯浓度检测仪6，密封盖4包括外密封盖41和内密封盖42，外密封盖41和内密封盖42分别密封在抽采管3的两端。其中套管2使用硬质PVC管，当单根PVC管长度不够时采用金属螺纹钢接头将PVC管连接；导气管11采用半硬质PE材料管，抽采管3与钻孔的孔壁之间充满密封介质33，密封介质33使用聚氨酯、膨胀水泥或者其它高分子材料。套管2与气体采集泵5之间通过软管51连接，气体采集泵5与瓦斯浓度检测仪6通过软管51连接，抽采管3在钻孔外端设置有直角弯头32，抽采管3上设置有瓦斯浓度检测孔31，其中瓦斯浓度检测仪6使用本安型红外瓦斯浓度检测仪，气体采集泵5使用负压型气样采集泵。
套管2内设置有多个密封圈22，密封圈22由高弹硅胶制作而成，在密封圈22与套管2接触位置涂有密封胶泥。密封圈22将套管2分为7个测段，在靠近钻孔外部开口附件布置一个测段，在内密封盖42附近布置一个测段，在抽采管3外根据需要检测的钻孔深度酌情设置测段。在两个密封圈22之间的测段内，套管2上设置有多个进气口21，进气口21均匀的分布在套管2的管周上。本实施例中，在套管2上设置7处进气口21，第一进气口A设置在钻孔孔口至抽采管三分之一长度的位置，第二进气口B设置在钻孔孔口至抽采管三分之二长度的位置，第三进气口C设置在抽采管内距离内密封盖0.2m的位置，第四进气口D设置在抽采管外距离内密封盖1m的位置，第五进气口E设置在抽采管外距离内密封盖2m的位置，第六进气口F设置在抽采管外距离内密封盖5m的位置，第七进气口G设置在抽采管外距离内密封盖8m的位置。束管1由7条导气管组合而成，束管1的每条导气管11分别延伸至不同测段内，束管1的进气端设置在靠近进气口21位置，便于快速吸气。其中导气管11进气端设置在套管的进气口21处，导气管11的出气端设置有气阀，气阀处于关闭状态，检测过程中依次打开气阀。束管1的每条导气管11可以涂有不同的颜色或者标注不同的数字用于区分，密封圈22上设置有通孔，通孔直径与导气管直径相等。外密封盖41设置在抽采管的钻孔外端，内密封盖42设置在抽采管3的钻孔内端，内密封盖42与抽采管3通过螺纹连接，内密封盖42上设置有套管通孔，套管通孔位置设置有凹槽，凹槽内设置有密封环422，密封垫423压在密封环422上，固定箍424压紧密封垫423紧贴内密封盖。
一种定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的方法，根据上述一种束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置，包括以下步骤：
①测定煤层原始瓦斯气体浓度Q原；
②组装束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置，并插入瓦斯抽采钻孔内；其中，组装束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置具体包括：按测点顺序将所述束管的多条导气管和密封圈依次安装到套管内，安装内密封盖和外密封盖，连接气体采集泵和瓦斯浓度检测仪。
③通过所述抽采管开始抽采瓦斯，利用瓦斯浓度检测仪对抽采管上的瓦斯浓度检测孔处的瓦斯浓度进行检测，得到瓦斯浓度QO；
④关闭所有导气管上的气阀，然后依次打开每条导气管上的气阀，开启气体采集泵，分别记录每个测段的瓦斯浓度，从钻孔口向内依次记录为QA、QB、QC、QD、QE、QF和QG；
⑤根据瓦斯浓度确定抽采钻孔的漏气位置。
| 判定顺序 | 判定条件 | 漏气位置 |
| 1 | QO<QA | 抽采管出口连接处 |
| 2 | QA<QB | 抽采管及密封段 |
| 3 | QB<QC＝QD | 钻孔密封段 |
| 4 | QC<QD≤QE＝QF＝Q原 | 钻孔煤壁 |
| 5 | QE＝QF<QG＝Q原 | 钻孔深部窜孔 |
其中根据瓦斯浓度确定抽采钻孔的漏气位置，具体是依次对比Q原、QO、QA、QB、QC、QD、QE、QF和QG的浓度关系，依次判断抽采管出口连接处、抽采管密封段、钻孔密封段、钻孔煤壁和钻孔深部的密封质量，判断依据为下表，当确定某一段漏气时，在对该端进行修补后，再次测量时需要根据上述测量顺序重新测量。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置，其特征在于，包括束管、套管、抽采管、密封盖、气体采集泵和瓦斯浓度检测仪；所述束管在套管内，所述套管穿过抽采管，所述气体采集泵连接套管与瓦斯浓度检测仪；所述密封盖包括外密封盖和内密封盖，外密封盖和内密封盖分别密封抽采管的两端；
所述套管内设置有多个密封圈，密封圈将套管分为多个测段，在两个密封圈之间的套管上设置有多个进气口；所述束管由多条导气管组合而成，束管的每条导气管分别延伸至不同测段内。
2.根据权利要求1所述的一种束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置，其特征在于，所述束管的每条导气管涂有不同的颜色，所述密封圈上设置有通孔，通孔直径与导气管直径相等。
3.根据权利要求2所述的一种束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置，其特征在于，所述导气管进气端设置在套管的进气口处，导气管的出气端设置有气阀。
4.根据权利要求1所述的一种束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置，其特征在于，所述外密封盖设置在抽采管的钻孔外端，所述内密封盖设置在抽采管的钻孔内端，内密封盖与抽采管通过螺纹连接；所述内密封盖上设置有套管通孔，通孔位置设置有凹槽，凹槽内设置有密封环，密封垫压在密封环上，固定箍压紧密封垫紧贴内密封盖。
5.根据权利要求1所述的一种束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置，其特征在于，所述密封圈由高弹硅胶制作而成，在密封圈与套管接触位置涂有密封胶泥。
6.根据权利要求1所述的一种束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置，其特征在于，所述抽采管与钻孔的孔壁之间充满密封介质，所述套管与气体采集泵之间通过软管连接，所述气体采集泵与瓦斯浓度检测仪通过软管连接。
7.根据权利要求6所述的一种束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置，其特征在于，所述抽采管的钻孔外端设置有直角弯头，抽采管上设置有瓦斯浓度检测孔。
8.一种定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的方法，根据权利要求1至7任一项所述的一种束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置，其特征在于，包括以下步骤：
①测定煤层原始瓦斯气体浓度；
②组装束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置，并插入瓦斯抽采钻孔内；
③通过所述抽采管开始抽采瓦斯，利用瓦斯浓度检测仪对抽采管上的瓦斯浓度检测孔处的瓦斯浓度进行检测；
④关闭所有导气管上的气阀，然后依次打开每条导气管上的气阀，开启气体采集泵，分别记录每个测段的瓦斯浓度；
⑤根据瓦斯浓度确定抽采钻孔的漏气位置。
9.根据权利要求8所述的一种定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的方法，其特征在于，所述步骤②中组装束管式定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的装置具体包括：按测点顺序将所述束管的多条导气管和密封圈依次安装到套管内，安装内密封盖和外密封盖，连接气体采集泵和瓦斯浓度检测仪。
10.根据权利要求8所述的一种定点检测瓦斯抽采钻孔漏气位置的方法，其特征在于，所述步骤⑤中根据瓦斯浓度确定抽采钻孔的漏气位置，其中漏气位置在瓦斯浓度变低的测段内。
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2018
- 2018-08-14 CN CN201810920571.5A patent/CN108956023A/zh active Pending
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