CN110821482A - 多功能大直径钻孔形变监测用钻孔孔径自动补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能大直径钻孔形变监测用钻孔孔径自动补偿装置，涉及煤矿深部开采监测设备领域，包含托盘架、发泡胶容器、发泡包裹体、发泡开关和开关驱动力传输管路，所述钻孔形变感应油囊固定设置于大直径钻孔内托盘架的前端，所述托盘架的后端固定设置发泡胶容器，所述发泡包裹体与发泡胶容器通过发泡开关连通，所述发泡开关与开关动力传输管路连接，通过外部动力源提供动力开启，所述发泡胶容器内的发泡胶通过发泡包裹体填充所述钻孔形变感应油囊与大直径钻孔内壁之间的空隙。本发明可以用于≥Φ110mm以至Φ200mm的大直径泄压孔形变监测，还可用于煤层瓦斯抽放封孔、钻孔测压封堵，是一种具备多功能的钻孔孔径自动补偿装置。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿深部开采现场监测设备领域，具体的说是一种多功能大直径钻孔形变监测用钻孔孔径自动补偿装置。
背景技术
随着浅部煤炭资源储量逐渐减少，煤矿开采深度不断增大，目前超千米开采的煤矿最大开采深度已接近1500m。随着开采深度的不断增加和开采强度的不断加大，井下应力环境发生了很大变化，矿压显现加剧。当煤岩体应力与形变不协调时，极易诱发矿震、冲击地压等强煤岩动力灾害。冲击地压也成为我国煤矿面临的最为严重的动力灾害之一。
冲击地压本质上是大量弹性能突然释放导致的，因此作为保障安全开采的重要手段，对巷道围岩应力和变形监测研究具有重要的实际应用价值。对于冲击地压矿井要施工大量大直径卸压钻孔，利用大直径卸压钻孔进行钻孔形变的测量和监测是开展应变、蠕变型冲击预警的有效手段，对煤矿安全生产具有重要意义。
目前采用的KJ875煤矿钻孔形变监测系统，先用直径为Φ110mm钻头在需监测巷道的煤壁上钻孔或借用Φ110mm大直径泄压钻孔，孔深8～25米；钻孔形变感应油囊直径Φ95mm，容积为2.2L，通过注入液压油使其膨胀，充分和煤层接触。安装时，用推杆将钻孔形变感应油囊送入需监测的大直径泄压钻孔内，注意油囊出油口与储液桶进油口必须调整、保持在同一水平面上。钻孔形变感应油囊的弹性模量小于煤层，应变优于煤层便于测量，油囊回油胶管承压能力适中，可用于应变量监测。
钻孔发生形变后，煤层挤压钻孔形变感应油囊使其发生形变，液体从钻孔形变感应油囊出油口经油囊回油胶管排入储液桶，安装在储液桶底部的GZY720矿用本安型钻孔形变液位传感器测量此时容器底部的压强，通过压强变化可反映容器内液位的变化，从而得到排出液体体积，进而反算孔径变形量得出钻孔形变率。采用网络传输技术，可将井下监测数据通过通讯电缆实时传输至地面监控室的监控平台上。通过监控平台，能够实时显示孔径变形量，并能够查询监测数据及数据变化曲线。
目前使用的Φ95mm钻孔形变感应油囊，只能用于Φ110mm以下的钻孔形变的监测，监测范围相对较小。再大孔径的钻孔监测要重新制造更大的钻孔形变感应油囊，增加了油囊模具制造费用的成本。
另外，目前的煤层瓦斯抽放封孔、钻孔测压封堵，采用的是一种A、B料的双组份封孔袋，结构复杂，价格昂贵，使用不方便，封孔效率低下。
发明内容
为解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种大直径钻孔形变监测用钻孔孔径自动补偿装置，可以用于＞Φ110mm以至Φ200mm的大直径泄压孔的形变监测，无需另外制造更大的钻孔形变感应油囊，节约了油囊模具制造费用，扩展了监测范围，易于推广，便于使用，并且该装置还具有煤层瓦斯抽放封孔、钻孔测压封堵的功能。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种多功能大直径钻孔形变监测用钻孔孔径自动补偿装置，包含有托盘架、发泡胶容器、发泡包裹体、发泡开关和开关驱动力传输管路，所述钻孔形变感应油囊固定设置于大直径钻孔内托盘架的前端，所述托盘架的后端固定设置发泡胶容器，所述发泡包裹体与发泡胶容器通过发泡开关连通，所述发泡开关与开关动力传输管路连接，通过外部动力源提供动力开启，所述发泡胶容器内的发泡胶通过发泡包裹体填充所述钻孔形变感应油囊与大直径钻孔内壁之间的空隙。
所述发泡包裹体设置为编织袋。
所述外部动力源设置为压缩空气动力源或者液压动力源，所述开关驱动力传输管路设置为进气软管或者液压软管，所述外部动力源与开关驱动力传输管路通过矿用KJ快速接头连接。
本发明结构巧妙，通过发泡胶填充泄压钻孔内壁与Φ95mm钻孔形变感应油囊之间的空隙，对不同钻孔的孔径实现自动补偿，以使其满足钻孔内壁与钻孔形变感应油囊之间保持充分接触的条件，实现了直径＞Φ110mm以至Φ200mm的大直径泄压钻孔的形变监测也能采用现有的钻孔形变感应油囊，扩展了Φ95mm钻孔形变感应油囊的监测范围，节约了油囊模具制造费用，便于煤矿深部开采时通过大直径钻孔或泄压孔监测煤层形变，是开展应变、蠕变型冲击预警的有效手段，对煤矿安全生产具有重要意义；该装置还可用于煤层瓦斯抽放封孔、钻孔测压封堵，所述发泡胶只有一种组分，具有结构简单、造价低廉，使用方便，封堵效果明显等诸多优点，具有实际推广价值。
附图说明
图1为本发明的结构示意图一（监测钻孔形变）；
图2为本发明的结构示意图二（用于封孔）；
图3为本发明应用于监测钻孔形变的结构示意图；
图4为本发明应用于监测钻孔形变的原理图；
图5为本发明应用于封孔的结构示意图；
图6为本发明应用于封孔的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述：
如图1和图2所示，一种多功能大直径钻孔形变监测用钻孔孔径自动补偿装置，包含有托盘架6、发泡胶容器8、发泡包裹体7、发泡开关9和开关驱动力传输管路17，所述钻孔形变感应油囊5固定设置于大直径钻孔4内托盘架6的前端，所述托盘架6的后端固定设置发泡胶容器8，所述发泡包裹体7与发泡胶容器8通过发泡开关9连通，所述发泡开关9与开关动力传输管路17连接，通过外部动力源18提供动力开启，所述发泡胶容器8内的发泡胶通过发泡包裹体7填充所述钻孔形变感应油囊5与大直径钻孔4内壁之间的空隙。
作为优选的方式，所述发泡包裹体7设置为编织袋，尺寸可以根据不同孔径定做，价格便宜，便于大规模生产。
作为优选的方式，所述外部动力源18设置为压缩空气动力源或者液压动力源，所述开关驱动力传输管路17设置为进气软管或者液压软管，所述外部动力源18与开关驱动力传输管路17通过矿用KJ快速接头16连接。所述压缩空气动力源可采用井下空气压缩机，所述液压动力源可采用液压泵。
作为一个实施例，本发明的具体实施过程如图3和图4所示，先用直径为Φ110mm以上的钻头在需监测巷道1的煤壁2上钻孔或借用Φ120mm-Φ200大直径泄压钻孔4，孔深8～25米；提前用电动油泵将本发明钻孔形变感应油囊及油囊回油胶管注满液压油，以便使油囊和煤层充分接触，运输中至安装前必须将进油口封好。
安装时，用推杆插入托盘架6前端的安装套将托盘架6及其上固定好的油囊5、发泡胶容器2、发泡包裹体7、发泡开关9，送入需监测的大直径泄压钻孔4内。在发泡胶容器2上设置有发泡开关9，所述发泡开关9连接开关动力传输管路17，如果外部动力源18采用井下空气压缩机，所述开关动力传输管路17设置为进气软管；如果采用液压泵作为外部动力源18，所述开关动力传输管路17设置为液压软管。
打开油囊及油囊回油胶管的封油口，调节油囊5出油口与储液桶14进油口高度、使其保持在同一水平面上。孔内感应油囊5的弹性模量小于煤层3，应变优于煤层3便于测量，油囊回油胶管15承压能力适中，可用于应变量监测。
启动本发明，打开外部动力源18，发泡开关9在动力驱动下打开发泡胶容器2，发泡胶进入发泡包裹体7内，快速填充所述钻孔形变感应油囊5与大直径泄压钻孔4内壁之间的空隙，满足大直径泄压钻孔4内壁与钻孔形变感应油囊5之间充分接触的监测条件，对于钻孔形变感应油囊5应用过程中所适用的孔径进行自动补偿，无需根据孔径的大小更换不同直径的钻孔形变感应油囊5，减少了制作油囊的成本，扩展了钻孔形变感应油囊5的监测范围。
当大直径泄压钻孔4发生形变后，煤层3挤压钻孔形变感应油囊5使其发生形变，液体从钻孔形变感应油囊5的出油口经油囊回油胶管15排入储液桶14，安装在储液桶14底部的GZY720矿用本安型钻孔形变液位传感器11测量此时储液桶14底部的压强，通过压强变化可反映储液桶14内液位的变化，从而得到排出液体体积，进而反算孔径变形量得出钻孔形变率。
采用网络传输技术，可将井下监测数据通过通讯电缆10实时传输至地面监控室的监控平台上。通过监控平台，能够实时显示孔径变形量，并能够查询监测数据及数据变化曲线。
作为本发明的另一个实施例，如图5和图6所示，该装置还可用于用于煤层瓦斯抽放封孔、钻孔测压封堵，包含有托盘架6、发泡胶容器8、发泡包裹体7、发泡开关9和开关驱动力传输管路17，所述托盘架6的后端固定设置发泡胶容器8，所述发泡包裹体7与发泡胶容器8通过发泡开关9连通，所述发泡开关9与开关动力传输管路17连接，通过外部动力源18提供动力开启，所述发泡胶容器8内的发泡胶通过发泡包裹体7填充所述煤层瓦斯抽放孔41或测压钻孔41与煤层31之间的空隙，作为封孔之用。
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 (3)
1.一种多功能大直径钻孔形变监测用钻孔孔径自动补偿装置，其特征在于，包含有托盘架（6）、发泡胶容器（8）、发泡包裹体（7）、发泡开关（9）和开关驱动压力传输管路（17），所述钻孔形变感应油囊（5）固定设置于大直径钻孔（4）内托盘架（6）的前段，所述托盘架（6）上后段固定设置发泡胶容器（8），所述发泡包裹体（7）与发泡胶容器（8）通过发泡开关（9）连通，所述发泡开关（9）与开关驱动动力传输管路（17）连接，通过外部动力源（18）提供动力开启，所述发泡胶容器（8）内的发泡胶通过发泡包裹体（7）填充所述钻孔形变感应油囊（5）与大直径钻孔（4）内壁之间的空隙。
2.根据权利要求1所述的多功能大直径钻孔形变监测用钻孔孔径自动补偿装置，其特征在于，所述发泡包裹体（7）设置为编织袋。
3.根据权利要求1所述的多功能大直径钻孔形变监测用钻孔孔径自动补偿装置，其特征在于，所述外部动力源（18）设置为压缩空气动力源或者液压动力源，所述开关驱动力传输管路（17）设置为进气软管或者液压软管，所述外部动力源（18）与开关驱动压力传输管路（17）通过矿用KJ快速接头（16）连接。
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