CN114016931B - 一种监测线缆延时脱开装置、输送组件及定时回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种监测线缆延时脱开装置、输送组件及定时回收方法，监测线缆延时脱开装置设置筒形的本体，在所述本体的开放端设置限位端盖；穿过限位端盖设置线缆连接体，线缆连接体的端部安装可溶限位体；在所述的本体内设置排气组件，排气组件的一端与可溶限位体接触，排气组件的另一端穿过所述的本体与大气连通。实现了电阻率监测线缆与孔底输送器的延时可控脱开，解决了孔中电阻率监测后线缆无法回收的难题；解决了铝基降解球与水反应时产生气体自动排出密封装置的问题，保障了线缆延时脱开装置的可靠运作。

Description

一种监测线缆延时脱开装置、输送组件及定时回收方法

技术领域

本发明涉及煤矿井下物探工程领域，具体涉及一种监测线缆延时脱开装置、输送组件及定时回收方法。

背景技术

利用已钻底板定向长钻孔内输送电阻率监测线缆对底板富水隐患进行探查已经逐步在煤矿井下物探施工中进行推广应用。目前，电阻率监测线缆连接输送器和悬挂装置输送到孔底后由悬挂装置固定在孔底，完成电阻率监测后无法断开线缆与输送器的连接，因此每个监测钻孔均需准备同等深度的线缆，无法实现对线缆的循环使用。由于电阻率监测线缆造价昂贵，若能在每个钻孔监测完成后对其回收利用将极大节约施工成本，具有显著的经济价值。

现有技术存在以下缺陷：

现有电阻率监测线缆与输送器连接不可断开，更无法实现延时无损脱开，因此，完成孔内电阻率监测后无法实现对线缆的回收利用，造成了很大的浪费。

发明内容

本发明克服现有技术中电阻率监测线缆与输送器无法延时脱开的技术缺陷，提供一种监测线缆延时脱开装置、输送组件及定时回收方法。

一种监测线缆延时脱开装置，其特征在于，设置筒形的本体，在所述本体的开放端设置限位端盖；穿过限位端盖设置线缆连接体，线缆连接体的端部安装可溶限位体；在所述的本体内设置排气组件，排气组件的一端与可溶限位体接触，排气组件的另一端穿过所述的本体与大气连通。

可选的，所述的可溶限位体为可降解铝基材料制备成的限位体。

可选的，所述的可溶限位体为球体、椭球体、圆柱体或圆锥体。

可选的，所述的排气组件设置依次连通的气门嘴、导气管和导气球，且在所述的气门嘴外套设胶管。

可选的，所述的限位端盖轴心设置安装孔，所述的安装孔朝向本体端为锥形扩孔。

可选的，所述的线缆连接体设置杆体，杆体一端沿轴向嵌设线缆容纳腔，轴端设置半环形阻隔垫；与所述的阻隔垫轴向对接设置螺帽。

一种线缆输送组件，沿轴向依次钻头、钻杆和线缆输送水便；在所述的钻杆内沿轴向依次设置悬挂部件、可变径封堵短节、监测线缆延时脱开装置和线缆；所述的监测线缆延时脱开装置为本发明所述的监测线缆延时脱开装置。

可选的所述的可变径封堵短节由轴向依次套接的第一管体和第二管体组成，在所述的第二管体外套设变径套；所说的变径套为锥形套体结构，变径套的最大外径比钻杆的最大内径大1～2mm。

可选的所述的第一管体和第二管体均为阶梯管结构；第一管体为二级阶梯管结构，第二管体为三级阶梯管结构；第一管体、变径套和第二管体三者之间相互套接形成三级阶梯管结构。

一种线缆定时回收方法，所述的线缆定时回收方法利用本发明所述的线缆输送组件实现，具体包括：

第一步：煤矿井下底板定向钻孔施工完成后将定向钻具提出；

第二步：连接钻杆和钻头，下钻至孔底反复冲孔后提离孔底1～3m；

第三步：本体的腔内注满水，并组装线缆延时脱开装置，检查无漏水后开始计时；

第四步：将线缆预先穿过线缆输送水便，并依次连接监测线缆延时脱开装置、可变径封堵短节和悬挂部件，送入钻杆内，然后连接线缆输送水便与钻杆；

第五步：启动水泵，利用水力作用将线缆输送至孔底，输送过程中注意观察水泵泵压变化，通过输送器经过钻杆接头时的泵压周期性变化判断线缆的输送深度，到达孔底后泵压突然下降，确认线缆输送到位并关闭水泵；

第六步：卸下线缆输送水便，将钻具提出，完成线缆下入；

第七步：连接孔口线缆和监测设备，进行底板富水性音频电透视探查；

第八步：当探查结束后查看计时时间，若超过线缆预定断开时间，则从孔口提拉线缆，将线缆全部提出完成回收，若未超过线缆断开时间则等待到预定断开时间再提拉线缆回收；

第九步：检查回收的线缆有无损坏，存放妥当以备下次使用。

本发明的有益效果：

(1)实现了电阻率监测线缆与孔底输送器的延时可控脱开，解决了孔中电阻率监测后线缆无法回收的难题；

(2)解决了铝基降解球与水反应时产生气体自动排出密封装置的问题，保障了线缆延时脱开装置的可靠运作。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本发明的线缆延时脱开装置结构示意图；

图2是图1中的排气组件结构示意图；

图3是图1中的线缆连接件结构示意图；

图4是本发明的线缆输送组件结构示意图；

图5是图4中的可变径封堵短节结构示意图；

图6降解球降解时间t与球直径d变化关系图；

图中各标号表示为：

1-线缆延时脱开装置、11-本体、12-排气组件、121-胶管、122-气门嘴、123-导气管、124-导气球、13-可溶限位体、14-限位端盖、15-线缆连接体、151-杆体、1511-线缆容纳腔、152-阻隔垫、153-螺帽；

2-线缆、3-可变径封堵短节、4-悬挂部件、5-钻杆、6-钻头、7-线缆输送水便；

31-第一管体、32-变径套、33-第二管体。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1-3，本发明的监测线缆延时脱开装置1，该装置可以在电阻率监测线缆通过钻杆内水力输送到孔底的过程中连接线缆和输送器，并可预先设计好线缆与输送器的延时脱开时间，当达到脱开时间后与输送器脱开，方便线缆从钻孔内回收。

具体的，监测线缆延时脱开装置设置筒形的本体11，在本体11的开放端设置限位端盖14；穿过限位端盖14设置线缆连接体15，线缆连接体15的端部安装可溶限位体13；在本体11内设置排气组件12，排气组件12的一端与可溶限位体13接触，排气组件12的另一端穿过所述的本体11与大气连通。本发明中提到筒形的本体11，筒形结构一般是管体一端封闭的结构，因此，筒形结构一端为开放端，另一端为封闭端，从而形成了筒形的结构。本体1一端为公扣与输送器相连，一端为母扣与限位端盖4相连，管体内形成密闭腔体，注入水后用于与铝基降解球产生化学反应。本发明的工作原理是利用可溶限位体13的延时溶解性，控制线缆连接体15由限位端盖15的抽出时间，从而实现连接及脱开的功能。

在本公开的实施例中，可溶限位体13为可降解铝基材料制备成的限位体。可溶限位体13为可降解铝基材料制备成的限位体。形状可以为球体、椭球体、圆柱体、圆锥体或其他常见的面体结构，能够实现径向限位及加工安装方便即可，可降解铝基材料为市场上常见的材料，比如南京首塑特种工程塑料制品有限公司等厂家生产的产品。

在本公开的实施例中，可溶限位体13为球体、椭球体、圆柱体或圆锥体。形状以容易加工和使用为准，安装时在可溶限位体13上嵌设螺纹孔，可以方便的安装在线缆连接体15的具有螺纹连接结构的端部，使用方便可控。

在本公开的实施例中，排气组件12设置依次连通的气门嘴122、导气管123和导气球124，且在气门嘴122外套设胶管121。气门嘴122穿过本体11上的注水孔，其内部有导气通道，左端套上胶管121，右端连接导气管123和导气球124，其中导气球124上均布通过球心的多条通气孔，可以为材质较轻的泡沫球等，这样，在可溶限位体13于水反应产生气泡后实现快速气体导通的作用，否则，气泡太多导致本体11的腔体内压力太大，易损坏；材质较轻的泡沫球可以自动漂浮至气泡产生点，进行空气的导出。

在本公开的实施例中，限位端盖14轴心设置安装孔，安装孔朝向本体端为锥形扩孔。限位端盖14左端为公扣与本体1母扣连接，左端面开有锥形漏斗状切口，中心通孔直径与杆体151直径一致，且在近漏斗处收窄至略小于杆体直径，目的在于装配时对杆体限位。

在本公开的实施例中，线缆连接体15设置杆体151，杆体151一端沿轴向嵌设线缆容纳腔1511，轴端设置半环形阻隔垫152；与阻隔垫152轴向对接设置螺帽153。其中杆体151左端通过螺杆与可溶限位体13(铝基降解球)相连，右端开有舱室其形状和尺寸与线缆2的端部一致，用于放置线缆2的端头，放置两个半圆环形阻隔垫152固定线缆端头，并通过螺帽153与杆体151右端母扣连接将线缆2与线缆连接件15连接固定。

结合图4-5，线缆输送组件，沿轴向依次钻头6、钻杆5和线缆输送水便7；在钻杆5内沿轴向依次设置悬挂部件4、可变径封堵短节3、监测线缆延时脱开装置1和线缆2；钻头6可采用内通径不小于钻杆最小通径的可开闭钻头或取芯钻头；钻杆5为煤矿井下常用非内平钻杆，钻杆5的杆体内径一般较钻杆接头处内通径大，当然采用内平钻杆也同样适用本装置及方法。

在本公开的实施例中，可变径封堵短节3由轴向依次套接的第一管体31和第二管体33组成，在第二管体33外套设变径套32；变径套32为锥形套体结构，变径套32的最大外径比钻杆5的最大内径大1～2mm。比如，在本公开的实施例中，第一管体31和第二管体33均为阶梯管结构；第一管体31为二级阶梯管结构，第二管体33为三级阶梯管结构；第一管体31、变径套32和第二管体33三者之间相互套接形成三级阶梯管结构。可变径封堵短节3主要由第一管体31、变径套32和第二管体33组成，第一管体31一端为公扣与悬挂部件4连接，一端为母扣与第二管体33的公扣连接，变径套32呈喇叭形状，喇叭口的最大外径比钻杆最大内径大约1～2mm，目的是与钻杆杆体内径产生过盈配合，起到预先密封作用，第二管体33呈阶梯状，第一阶梯前段为公扣与第一管体31母扣连接，第一阶梯管径与变径套32内径相同，将胶套穿入第一阶梯管径后与前端管体连接可以固定胶套，第二阶梯管径较第一阶梯管径大，其目的为限制胶套一端的位移起固定作用，同时其直径加上胶套开口处厚度应与第三阶梯管径(即最大管径)相同或略大但要小于钻杆接头处的最小内径，目的是当胶套运行到钻杆接头处时，胶套喇叭口直径收缩到最小时应小于钻杆最小内径才能保证顺利通过。

线缆输送及定时脱开工艺方法原理为：煤矿井下定向长钻孔完成后提出孔内定向钻具，连接钻头6和钻杆5下到孔底，监测线缆延时脱开装置1的本体11注满水后开始计时，然后将线缆2穿过线缆输送水便7后依次连接悬挂部件4、可变径封堵短节3、线缆脱开装置1、线缆2并将其送入钻杆内连接好水便，开泵送水，水流通过水便进入钻杆内流经可变径封堵短节3的胶套处时因胶套与钻杆内径密封配合故水流被封堵形成水压推动可变径封堵短节3带动后续电缆2向孔底输送，而水流压力作用到胶套喇叭口使胶套更紧密贴合钻杆5内壁保证封水效果，当可变径封堵短节3经过钻杆接头内通径较小处时，因胶套具有弹性可压缩，其直径压缩变小从而顺利通过，实现非内平钻杆的水力输送，此时因通过阻力瞬时增大所需水压也较大，反应到泵压会瞬时升高，经过接头后又瞬时下降，因此可通过泵压的周期性瞬时升高和降低的变化预估输送装置通过钻杆数量，从而判断输送深度，当悬挂部件4和可变径封堵短节3穿过钻头6，水压下降，悬挂部件4挂住孔壁，提出钻杆5，输送到位。

在使用前将本体11内注满水并连接好各部件如图1所示，然后立即将此装置与输送器连接并开始计时，将线缆2输送到孔内并进行正常的电阻率监测。在此过程中水与可溶限位体13(铝基降解球)缓慢发生化学反应使球直径减小并产生气体，由于气体比重小于水将向密闭管舱的高处汇聚，而排气组件12的导气球124的比重也远小于水，也将向密闭管舱的高处浮动，那么气体便通过分布于导气球124的通气孔经导气管123到气门嘴122，当与管体外压差大于约0.5个大气压时将冲破胶管121的封闭泄压排气，从而实现自动排气避免管体内气体过多使水无法完全浸没铝基降解球影响降解进程。随着降解球的降解，其直径减小到小于限位端盖14的中心通孔后，可通过提拉线缆将线缆连接件15连同可溶限位体13一同提出本体11，从而实现线缆与孔底输送器的延时脱开。其延时脱开时间可通过降解球在水中的降解速率确定，如图6所示，可溶限位体13(球体)原始直径为d，在t时完全降解，根据直径d与时间t的变化率曲线可确定降解球降解到直径d′时对应的时间t′，那么就可以通过更换不同中心通孔直径d′的限位端盖14实现对延时时间t′的预设定。

本发明定时回收方法包括以下步骤：

线缆定时回收方法利用本发明的线缆输送组件实现，具体包括：

第一步：煤矿井下底板定向钻孔施工完成后将定向钻具提出；

第二步：连接钻杆5和钻头6，下钻至孔底反复冲孔后提离孔底1～3m；

第三步：本体11的腔内注满水，并组装线缆延时脱开装置1，检查无漏水后开始计时；

第四步：将线缆2预先穿过线缆输送水便7，并依次连接监测线缆延时脱开装置1、可变径封堵短节3和悬挂部件4，送入钻杆5内，然后连接线缆输送水便7与钻杆5；

第五步：启动水泵，利用水力作用将线缆2输送至孔底，输送过程中注意观察水泵泵压变化，通过输送器经过钻杆接头时的泵压周期性变化判断线缆2的输送深度，到达孔底后泵压突然下降，确认线缆2输送到位并关闭水泵；

第六步：卸下线缆输送水便7，将钻具提出，完成线缆2下入；

第七步：连接孔口线缆2和监测设备，进行底板富水性音频电透视探查；

第八步：当探查结束后查看计时时间，若超过线缆预定断开时间，则从孔口提拉线缆2，将线缆2全部提出完成回收，若未超过线缆断开时间则等待到预定断开时间再提拉线缆2回收；

第九步：检查回收的线缆2有无损坏，存放妥当以备下次使用。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (7)

1.一种监测线缆延时脱开装置，其特征在于，设置筒形的本体（11），在所述本体（11）的开放端设置限位端盖（14）；

穿过限位端盖（14）设置线缆连接体（15），线缆连接体（15）的端部安装可溶限位体（13）；

在所述的本体（11）内设置排气组件（12），排气组件（12）的一端与可溶限位体（13）接触，排气组件（12）的另一端穿过所述的本体（11）与大气连通；

所述的限位端盖（14）轴心设置安装孔，所述的安装孔朝向本体端为锥形扩孔；

可溶性限位体（13）初始直径大于锥形孔最小直径，线缆连接体（15）通过可溶性限位体（13）与限位端盖（14）连接。

2.根据权利要求1所述的监测线缆延时脱开装置，其特征在于，所述的可溶限位体（13）为可降解铝基材料制备成的限位体。

3.根据权利要求1或2所述的监测线缆延时脱开装置，其特征在于，所述的可溶限位体（13）为球体、椭球体、圆柱体或圆锥体。

4.根据权利要求1或2所述的监测线缆延时脱开装置，其特征在于，所述的排气组件（12）设置依次连通的气门嘴（122）、导气管（123）和导气球（124），且在所述的气门嘴（122）外套设胶管（121）。

5.根据权利要求1或2所述的监测线缆延时脱开装置，其特征在于，所述的线缆连接体（15）设置杆体（151），杆体（151）一端沿轴向嵌设线缆容纳腔（1511），轴端设置半环形阻隔垫（152）；

与所述的阻隔垫（152）轴向对接设置螺帽（153）。

6.一种线缆输送组件，其特征在于，沿轴向依次设置钻头（6）、钻杆（5）和线缆输送水便（7）；

在所述的钻杆（5）内沿轴向依次设置悬挂部件（4）、可变径封堵短节（3）、监测线缆延时脱开装置（1）和线缆（2）；

所述的监测线缆延时脱开装置（1）为权利要求1-5任一项所述的监测线缆延时脱开装置（1）；

所述的可变径封堵短节（3）由轴向依次套接的第一管体（31）和第二管体（33）组成，在所述的第二管体（33）外套设变径套（32）；所述的变径套（32）为锥形套体结构，变径套（32）的最大外径比钻杆（5）的最大内径大1～2mm；

所述的第一管体（31）和第二管体（33）均为阶梯管结构；第一管体（31）为二级阶梯管结构，第二管体（33）为三级阶梯管结构；第一管体（31）、变径套（32）和第二管体（33）三者之间相互套接形成三级阶梯管结构；

第二管体（33）的第一阶梯管径与变径套内径相同，第二阶梯管径大于第一阶梯，且第二阶梯直径加变径套开口处厚度与第三阶梯管径相同或略大，但小于钻杆接头最小内径。

7.一种线缆定时回收方法，其特征在于，所述的线缆定时回收方法利用权利要求6所述的线缆输送组件实现，具体包括：

第一步：煤矿井下底板定向钻孔施工完成后将定向钻具提出；

第二步：连接钻杆（5）和钻头（6），下钻至孔底反复冲孔后提离孔底1～3m；

第三步：本体（11）的腔内注满水，并组装线缆延时脱开装置（1），检查无漏水后开始计时；

第四步：将线缆（2）预先穿过线缆输送水便（7），并依次连接监测线缆延时脱开装置（1）、可变径封堵短节（3）和悬挂部件（4），送入钻杆（5）内，然后连接线缆输送水便（7）与钻杆（5）；

第五步：启动水泵，利用水力作用将线缆（2）输送至孔底，输送过程中注意观察水泵泵压变化，通过输送器经过钻杆接头时的泵压周期性变化判断线缆（2）的输送深度，到达孔底后泵压突然下降，确认线缆（2）输送到位并关闭水泵；

第六步：卸下线缆输送水便（7），将钻具提出，完成线缆（2）下入；

第七步：连接孔口线缆（2）和监测设备，进行底板富水性音频电透视探查；

第八步：当探查结束后查看计时时间，若超过线缆预定断开时间，则从孔口提拉线缆（2），将线缆（2）全部提出完成回收，若未超过线缆断开时间则等待到预定断开时间再提拉线缆（2）回收；

第九步：检查回收的线缆（2）有无损坏，存放妥当以备下次使用。