CN109681195A - 一种井下钻孔内沿程温度红外测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种井下钻孔内沿程温度红外测试装置及方法，由碳纤维管、滚轮、小型红外测试仪、测试仪电源延长线、保护罩、信号处理器、信号显示器、信号传输线组成。第一个碳纤维管两端安装滚轮，顶端安装小型红外测试仪，外侧安装保护罩，电源延长线和信号传输线在碳纤维管内部穿出，信号传输线连接信号处理器、信号显示器。以一定的速度将碳纤维管缓慢推入钻孔，小型红外测试仪测得数据通过信号传输线至信号处理器，经处理的信号通过信号显示器显示，反映出钻孔内温度场的变化情况，通过分析温度场判断钻孔内裂隙情况。本发明设计简单，可以测试井下钻孔内沿程裂隙，为井下预测煤岩动力灾害提供一种新的思路。

Description

一种井下钻孔内沿程温度红外测试装置及方法

技术领域

本发明涉及一种井下钻孔内沿程温度红外测试装置及方法，属于煤岩动力灾害防治领域，具体涉及一种井下钻孔内沿程温度红外测试装置及方法。

背景技术

煤岩动力灾害是我国煤矿生产中最严重的灾害之一。近年来，国内外学者对矿井煤岩动力灾害进行了大量的实验研究和现场分析，提出了大量的预测指标预防煤岩动力灾害，目前最主要的方法是钻屑量指标法S。钻屑量指标的大小由打钻地点的瓦斯含量、地应力状况以及煤的结构破坏程度决定，钻屑量指标的大小综合地反映了影响突出发生的3个主要因素，单位孔长的钻屑量愈大，则发生突出的危险性愈大。大量现场实践表明，当钻孔中存在裂隙时，会有大量的瓦斯释放出来，由于节流效应和煤解吸瓦斯过程中放热，钻孔内有裂隙的地方会伴随着温度变化，可以通过测试钻孔内温度场判断裂隙的位置和数量。钻屑量预测突出受钻机人员操作水平、钻进速度、钻屑量收集等因素的影响，且不能判断钻孔内裂隙的状况。因此，设计一种井下钻孔内沿程温度红外测试装置，提出测试井下钻孔内沿程裂隙的方法，为井下预测煤岩动力灾害提供一种新的思路。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种井下钻孔内沿程温度红外测试装置及方法，其测量精度高、使用方便、尺寸较小，可以通过测试温度场的变化判断钻孔内沿程裂隙的位置和数量，从而预测突出危险性，为井下煤岩动力灾害的预测提供一种新思路。

为了实现以上目的，测试井下钻孔内沿程裂隙的位置与数量，本发明采用如下技术方案：一种井下钻孔内沿程温度红外测试装置包括支撑装置、红外测试装置、数据处理装置。

上述的支撑装置主要由碳纤维管、滚轮组成。碳纤维管是由40T碳布材料制成，经卷压、塑化和打磨处理成长为1m，内径为10mm、外径为20mm的长管状，碳纤维管两端有长30mm的公母螺纹，可根据实际长度需要进行衔接。在第一个碳纤维管距两端100mm的位置的四个对称面上安装8个滚轮，滚轮为聚氨酯万向脚轮，用螺纹钉子固定在第一个碳纤维管上，8个滚轮的外切圆与钻孔的直径相同，使得第一个碳纤维管在钻孔推进过程中保持在钻孔中心位置。

上述的红外测试装置由小型红外测试仪、测试仪电源延长线、保护罩组成。所述小型红外测试仪安装在第一个碳纤维管顶端，在小型红外测试仪外侧安装保护罩，所述保护罩外观采用流线型设计，便于装置前端在孔中的推进。测试仪电源延长线由碳纤维管内部穿出。

上述的数据处理装置由信号处理器、信号显示器、信号传输线组成；信号传输线在碳纤维管内部穿出，连接信号处理器、信号显示器，所述信号处理器通过自带的USB接口接收小型红外测试仪发送过来的数据，所述信号显示器通过SPI接口将信号处理器发出的信号进行显示。

同时，本发明还公开了一种步骤简单、设计合理且实现方便、检测准确性高、使用效果好的钻孔内沿程温度红外测试方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、根据测试要求，打好钻孔，清理钻孔，防止钻进碎屑堵塞；

步骤二、根据实际钻孔的长度选择相应长度的数个碳纤维管，衔接好碳纤维管，将电源延长线和信号线在碳纤维管内部穿出；

步骤三、将小型红外测试仪安装在第一个碳纤维管上，在小型红外测试仪外侧安装保护罩；

步骤四、信号传输线连接信号处理器和信号显示器，将测试仪电源延长线通电；

步骤五、以一定的速度将碳纤维管缓慢推入钻孔里，第一个碳纤维管上的滚轮保证小型红外测试仪在钻孔的中心位置；

步骤六、小型红外测试仪测得数据通过信号传输线至信号处理器，经处理的信号通过信号显示器显示出钻孔内温度场的变化情况，通过分析温度场判断钻孔内裂隙情况。

附图说明

图1为碳纤维杆推入钻孔内示意图；

图2为第一个碳纤维管和小型红外测试仪连接示意图；

图3为第一个碳纤维管和小型红外测试仪连接截面图；

图中1-钻孔、2-碳纤维管、3-滚轮、4-小型红外测试仪、5-保护罩、6-测试仪电源延长线、7-信号传输线、8-信号处理器、9-信号显示器、10-电源。

具体实施方式

以下结合附图和实施案例对本发明做进一步说明。

一种井下钻孔内沿程温度红外测试装置，包括支撑装置、红外测试装置、数据处理装置几部分组成。

其中，支撑装置主要由碳纤维管2、滚轮3组成。碳纤维管2是由40T碳布材料制成，经卷压、塑化和打磨处理的长1m，内径为10mm、外径为20mm的长管状，碳纤维管2两端有长30mm的公母螺纹，可根据实际长度需要进行衔接；第一个碳纤维管2距离两端100mm的位置的四个对称面上安装8个滚轮3，8个滚轮3的外切圆为钻孔1的直径，滚轮为聚氨酯万向脚轮，用螺纹钉子固定在第一个碳纤维管上。红外测试装置由小型红外测试仪4、保护罩5、测试仪电源延长线6组成；小型红外测试仪安装在第一个碳纤维管2，在小型红外测试仪4外侧安装保护罩5，测试仪电源延长线6在碳纤维管2内部穿出。数据处理装置由信号传输线7、信号处理器8、信号显示器9组成；信号传输线7在碳纤维管2内部穿出，连接信号处理器7、信号显示器8。

所述保护罩5外观采用流线型设计，便于装置前端在钻孔1中的推进。

所述信号处理器通过自带的USB接口接收小型红外测试仪发送过来的数据，所述信号显示器通过SPI接口将信号处理器发出的信号进行显示。

本实施案例中，打长为42的测试孔预测煤岩动力灾害。

同时，本发明公开了一种井下钻孔内沿程温度红外测试方法，包括以下步骤：

步骤一、根据测试要求，打长为42m的钻孔1，清理钻孔1，防止钻进碎屑堵塞；

步骤二、根据实际钻孔1的长度选择45个长为1m的碳纤维管2，衔接好碳纤维管2，将电源延长线6和信号传输线7在碳纤维管2内部穿出；

步骤三、将小型红外测试仪4安装在第一个碳纤维管顶端，在小型红外测试仪4外侧安装保护罩5；

步骤四、信号传输线7连接信号处理器8和信号显示器9，测试仪电源延长线6连接电源10；

步骤五、以一定的速度将碳纤维管2缓慢推入钻孔1里，第一个碳纤维管2上的滚轮3保证小型红外测试仪4在钻孔1的中心位置；

步骤六、小型红外测试仪4测得数据通过信号传输线7至信号处理器8，经处理的信号通过信号显示器8显示出钻孔内温度场的变化情况，通过分析温度场判断钻孔内裂隙情况，为井下预测煤岩动力灾害提供一种新的思路。

Claims (2)

1.一种井下钻孔内沿程温度红外测试装置及方法，包括支撑装置、红外测试装置、数据处理装置；支撑装置由碳纤维管、滚轮组成，红外测试装置由小型红外测试仪、测试仪电源延长线、保护罩组成，数据处理装置由信号处理器、信号显示器、信号传输线组成；其特征在于：碳纤维管两端有公母螺纹，可根据实际长度需要进行衔接；第一个碳纤维管两端的四个对称面上安装滚轮，使得第一个碳纤维管小型红外测试仪在钻孔推进过程中保持在钻孔中心位置。

2.根据权利要求1所述的一种井下钻孔内沿程温度红外测试装置及方法，包括以下步骤：

步骤一、根据测试要求，打好钻孔，清理钻孔，防止钻进碎屑堵塞；

步骤二、根据实际钻孔的长度选择相应长度的数个碳纤维管，衔接好碳纤维管，将电源延长线和信号线由碳纤维管内部穿出；

步骤三、将小型红外测试仪安装在第一个碳纤维管上，在小型红外测试仪外侧安装保护罩；

步骤四、信号传输线连接信号处理器和信号显示器，将测试仪电源延长线通电；

步骤五、以一定的速度将碳纤维管缓慢推入钻孔里，第一个碳纤维管上的滚轮保证小型红外测试仪在钻孔的中心位置；

步骤六、小型红外测试仪测得数据通过信号传输线至信号处理器，经处理的信号通过信号显示器显示出钻孔内温度场的变化情况，通过分析温度场判断钻孔内裂隙情况。