CN204703947U - 一种矿山松软煤岩上行钻孔瓦斯压力观测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种矿山松软煤岩上行钻孔瓦斯压力观测系统，包括探收装置、封堵装置和测定装置，所述探收装置设于钻孔内，探收装置尾部与封堵装置连接，钻孔底部设有测定装置；所述探收装置包括防塌抽采管，所述防塌抽采管包括主管和前探管，主管和前探管活动连接；所述封堵装置包括封堵室操作台、封堵胶囊操作台和封堵胶囊；所述测定装置包括瓦斯压力表，所述瓦斯压力表通过管路与瓦斯收集分析罐连接；所述瓦斯压力表通过管路连接至钻孔底部。能够较好的克服矿山松软煤岩上行钻孔易塌陷，而无法进一步对瓦斯参数测定的影响，尤其适用于松软煤岩上行钻孔中对瓦斯参数的测定。

Description

一种矿山松软煤岩上行钻孔瓦斯压力观测系统

技术领域

本实用新型属于矿山瓦斯参数测定技术领域，具体涉及一种矿山松软煤岩上行钻孔瓦斯压力观测系统。

背景技术

瓦斯压力和瓦斯含量是标志煤层瓦斯赋存状态的重要参数。在研究矿井瓦斯治理、煤与瓦斯突出、瓦斯涌出、瓦斯抽采时，它是一个关键性的基础参数，因此为研究煤层瓦斯的赋存及涌出的规律，有必要进行煤层瓦斯压力和瓦斯含量的测定。根据煤炭行业标准MT/T638-1996《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》的规定，测压钻场应选在邻近煤层的巷道中，一般应选择在完整坚硬的煤岩中打上行钻孔，如果在松软煤岩中打孔测量，易出现钻孔塌陷，压埋瓦斯测量孔，无法抽采瓦斯，导致瓦斯参数测量不准确，影响瓦斯参数的测定效果。

然而，在地层构造形态复杂或巷道布置在松软岩层的情况下，有必要采用在松软煤岩中打上行钻孔进行瓦斯参数的抽采测量，而传统方法瓦斯测量装置不能有效的解决的松软煤岩中瓦斯测量问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种矿山松软煤岩上行钻孔瓦斯压力观测系统，该系统可以解决松软煤岩中上行钻孔易塌陷，影响瓦斯参数的测量等问题；此外，由于该测定系统采用了电子装置，可以自动对瓦斯压力数据进行周期性的记录、存储和传输，减少了人工数据记录的次数。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种矿山松软煤岩上行钻孔瓦斯压力观测系统，包括探收装置、封堵装置和测定装置，所述探收装置设于钻孔内，探收装置尾部与封堵装置连接，钻孔底部设有测定装置；

所述探收装置包括防塌抽采管，所述防塌抽采管包括主管和前探管，主管和前探管活动连接；

所述封堵装置包括封堵室操作台、封堵胶囊操作台和封堵胶囊，所述封堵胶囊与防塌抽采管末端固连，并与钻孔、防塌抽采管之间形成封堵室；所述封堵胶囊操作台与封堵胶囊连接，并向封堵胶囊输入封堵液；所述封堵室操作台与封堵室连接，并向封堵室输入封堵液；

所述测定装置包括瓦斯压力表，所述瓦斯压力表通过管路与瓦斯收集分析罐连接；所述瓦斯压力表通过管路连接至钻孔底部。

所述防塌抽采管为一体式结构。

所述前探管前部设有多个抽采孔，前探管前端部倒扣有U型挡板，将抽采孔包入其内，保护抽采孔；

所述前探管后部连接橡胶软球，橡胶软球与隔挡板连接，所述隔挡板连接多孔小囊。

所述多孔小囊呈球形，其上分布多个圆形小孔，用以使瓦斯流出至主管。

所述主管前端与密封垫圈固连，密封垫圈底部设有圆形小孔，所述圆形小孔与隔挡板配合连接。

所述封堵室通过高压胶管与封堵室操作台相连。

所述封堵胶囊通过耐压软管与封堵胶囊操作台相连。

所述封堵胶囊操作台向封堵胶囊输入封堵液的压力大于瓦斯压力和封堵室中封堵液的压力。

所述瓦斯压力表与钻孔底部之间的管路上设有开关；所述瓦斯压力表和瓦斯收集分析罐之间设有防爆电子压力测量仪，防爆电子压力测量仪与上位机连接，通过上位机实时监测瓦斯压力数据，形成电子数据记录并存储，并与瓦斯压力表获取的数据相对比，以确定两者获取的数据是否在设定的准确度范围内；所述瓦斯收集分析罐与截止阀、稳流器连接。

所述封堵胶囊操作台上设有放液阀和进液阀，所述进液阀与调压阀连接，调压阀连通高压封堵液液源；所述放液阀和调压阀上均设有压力表。

所述封堵室操作台上设有放液阀和进液阀，所述进液阀与调压阀连接，调压阀连通高压封堵液液源；所述进液阀和放液阀之间设有流量表和压力表。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型的瓦斯压力观测系统主要包括探收装置、封堵装置和测定装置，其中探收装置由防塌抽采管组成，防塌抽采管包括主管和前探管，与现有技术相比，前探管安装在小钻孔中，其U型挡板设计，保护抽采孔收集瓦斯的同时，亦可抑制钻孔塌陷，并且利用小钻孔尽可能的减少围岩扰动造成的钻孔塌陷，确保了瓦斯抽采效果；封堵装置用于封闭大、小钻孔，既可封堵大钻孔中松软煤岩裂隙，防止瓦斯从裂隙中散逸，又可密封小钻孔，保证瓦斯抽采质量。本实用新型在探收装置与封堵装置的结合下，进而选用测定装置进行瓦斯参数测定，具体解决了矿山松软煤岩上行钻孔易塌陷而无法测定瓦斯参数的问题；本实用新型能够较好的克服传统松软煤岩上行钻孔易塌陷而无法进一步对瓦斯参数测定的影响，尤其适用于松软煤岩上行钻孔中对瓦斯参数的测定，确保了松软煤岩瓦斯抽采及其瓦斯参数的精确测定。

附图说明

图1为本实用新型矿山松软煤岩上行钻孔瓦斯压力观测系统结构示意图；

图2为本实用新型矿山松软煤岩上行钻孔瓦斯压力观测系统钻孔施工图；

图3为本实用新型矿山松软煤岩上行钻孔瓦斯压力观测系统中前探管的结构示意图；

图4为本实用新型矿山松软煤岩上行钻孔瓦斯压力观测系统中防塌抽采管的结构示意图；

图5为本实用新型矿山松软煤岩上行钻孔瓦斯压力观测系统中防塌抽采管的分解结构示意图；

图6为本实用新型矿山松软煤岩上行钻孔瓦斯压力观测系统中密封垫圈的结构示意图；

图7为本实用新型矿山松软煤岩上行钻孔瓦斯压力观测系统中封堵装置的结构示意图；

图8为本实用新型矿山松软煤岩上行钻孔瓦斯压力观测系统钻孔结构示意图；

图中，1、煤层，2、大钻孔，3、小钻孔，4、前探管，5、主管，6、密封垫圈，7、防塌抽采管，8、封堵胶囊操作台，9、封堵室操作台，10、耐压软管，11、高压软管，12、封堵液，13、封堵室，14、封堵胶囊，15、钻杆，16、钻机，17、内开关，18、瓦斯压力表，19、防爆电子压力测量仪，20、稳流器，21、截止阀，22、瓦斯收集分析罐，23、多孔小囊，24、橡胶软球，25、隔挡板，26、U型挡板，27、抽采孔，28、岩体，29、巷道，30、压力表，31、进液阀，32、调压阀，33放液阀，34流量表。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1-图8所示，矿山松软煤岩上行钻孔瓦斯压力观测系统，其包括探收装置、封堵装置和测定装置，将观测系统在岩体28和巷道29之间放置。探收装置安装在所述钻孔中，用于将钻孔中的瓦斯引导排出；封堵装置用于封闭钻孔；测定装置用于测定上行钻孔瓦斯参数。

探收装置详见图1、图3-图6所示，包括防塌抽采管7，防塌抽采管7是一体式结构，由主管5和前探管4组成,前探管4与主管5之间为活动连接，前探管4可在一定范围内进行小角度自由摆动。前探管4由多孔小囊23、隔挡板25、橡胶软球24、U型挡板26、抽采孔27构成。多孔小囊23呈球形，其上分布数个圆形小孔，用以瓦斯流出至主管5；隔挡板25呈圆形，与前探管4固连；橡胶软球24质地为橡胶，与前探管4固连，起密封小钻孔3的作用；U型挡板26可抑制小钻孔3塌陷，保护抽采孔27，保证瓦斯气流进入抽采孔27；抽采孔27数个，分布于前探管4前部，负责收集小钻孔3瓦斯，小钻孔3中的瓦斯通过抽采孔27进入防塌抽采管7中的前探管4。所述主管5前端固连一密封垫圈6，呈圆形，密封垫圈6底部有一圆形小孔。

封堵装置详见图1、图2和图5所示，包括封堵室操作台9、封堵胶囊操作台8、封堵胶囊14、耐压软管10和高压胶管11，封堵胶囊14靠近防塌抽采管7末端,与防塌抽采管7固连；封堵胶囊14有一个，分布于防塌抽采管7末端，与大钻孔2形成封堵室13。封堵室13通过高压胶管11与封堵室操作台9相连。封堵胶囊14通过耐压软管10与封堵胶囊操作台8相连。封堵胶囊14与防塌抽采管7固连，并与耐压软管10和高压胶管11相连。封堵室操作台9通过高压胶管11向封堵室13内输送封堵液12；封堵胶囊操作台8通过耐压软管10向封堵胶囊14输送封堵液12。封堵胶囊操作台8向封堵胶囊14输入封堵液12的压力应大于瓦斯压力和封堵室13中封堵液12的压力。封堵胶囊操作台上设有放液阀33和进液阀31，进液阀31与调压阀32连接，调压阀32右端管路连通高压封堵液液源；放液阀33和调压阀32上均设有压力表30。封堵室操作台上设有放液阀33和进液阀31，进液阀31与调压阀32连接，调压阀32右端管路连通高压封堵液液源；进液阀31和放液阀33之间设有流量表34和压力表30。

测压装置详见图1和图2所示，包括开关17、瓦斯压力表18、防爆电子压力测量仪19、瓦斯收集分析罐22、稳流器20、截止阀21；开关17用于控制瓦斯流的开启与关闭；瓦斯压力表18为机械式压力表，用于检测瓦斯压力；防爆电子压力测量仪19可连接计算机，通过计算机实时监测瓦斯压力数据，形成电子数据记录并存储，并与瓦斯压力表获取的数据相对比，以确定两者获取的数据是否在设定的准确度范围内；若两者数据相差超过一定范围，则表明防爆电子压力测量仪或瓦斯压力表出现问题，确定是哪一部件出现问题后，及时更换瓦斯压力表或防爆电子压力测量仪；所述瓦斯收集分析罐22用于瓦斯气体的收集，并对其参数进行分析，所述截止阀21可防止瓦斯收集分析罐22中的瓦斯倒流；所述稳流器20可保证进入瓦斯收集分析罐22中的瓦斯气流的稳定。

下面对本实用新型矿山松软煤岩上行钻孔瓦斯压力观测系统的测量方法做详细说明，具体包括如下步骤：

(1)打钻孔：用常规的煤矿钻机16在巷道29中向目标煤层1打上行钻孔，具体操作为，先用大口径钻头向上打大钻孔2至距目标煤层1前一定距离停止，换用小口径钻头再沿着大钻孔2继续向上打小钻孔3至目标煤层1；

(2)安装瓦斯探收装置：清理钻孔中的杂物，利用钻机16和钻杆15将防塌抽采管7沿着大钻孔2底部推送至前探管4进入小钻孔3，橡胶软球24完全挤压进入小钻孔3，密封垫圈6恰好与大钻孔2、小钻孔3的交界处挤压贴合，此时停止推送；

(3)封闭钻孔：待防塌抽采管7到达小钻孔3底部，安装并连接相关管道，利用封堵胶囊14形成封堵室13，首先利用封堵胶囊操作台8通过耐压软管10将封堵液12输送至封堵胶囊14，达致一定压力，形成封堵室13；然后利用封堵室操作台9通过高压胶管11将封堵液12送至封堵室13，其中，封堵胶囊14中的封堵液12压力要稍高于瓦斯气体压力和封堵室13中封堵液12的压力；

(4)耐压试验：封孔完毕后，做耐压试验对封孔效果进行检验，若封孔不合格，则需重新封孔；

(5)测定瓦斯参数：耐压试验完毕后，进行瓦斯参数测定，即打开开关17，待瓦斯压力表18稳定后，读取压力表18示数，压力表18读数显示封孔内瓦斯压力的数值，防爆电子压力测量仪19将瓦斯压力数值周期性的记录、存储、传输，最后将瓦斯收集至瓦斯收集分析罐22中，进行成分和含量分析。

本实用新型中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

尽管本文中较多的使用了诸如主管5、钻杆15、开关17等术语，但并不排除使用其它术语的可能性，使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种矿山松软煤岩上行钻孔瓦斯压力观测系统，其特征是，包括探收装置、封堵装置和测定装置，所述探收装置设于钻孔内，探收装置尾部与封堵装置连接，钻孔底部设有测定装置；

所述探收装置包括防塌抽采管，所述防塌抽采管包括主管和前探管，主管和前探管活动连接；

所述封堵装置包括封堵室操作台、封堵胶囊操作台和封堵胶囊，所述封堵胶囊与防塌抽采管末端固连，并与钻孔、防塌抽采管之间形成封堵室；所述封堵胶囊操作台与封堵胶囊连接，并向封堵胶囊输入封堵液；所述封堵室操作台与封堵室连接，并向封堵室输入封堵液；

所述测定装置包括瓦斯压力表，所述瓦斯压力表通过管路与瓦斯收集分析罐连接；所述瓦斯压力表通过管路连接至钻孔底部。

2.如权利要求1所述的矿山松软煤岩上行钻孔瓦斯压力观测系统，其特征是，所述防塌抽采管为一体式结构。

3.如权利要求1所述的矿山松软煤岩上行钻孔瓦斯压力观测系统，其特征是，所述前探管前部设有多个抽采孔，前探管前端部倒扣有U型挡板。

4.如权利要求3所述的矿山松软煤岩上行钻孔瓦斯压力观测系统，其特征是，所述前探管后部连接橡胶软球，橡胶软球与隔挡板连接，所述隔挡板连接多孔小囊。

5.如权利要求4所述的矿山松软煤岩上行钻孔瓦斯压力观测系统，其特征是，所述多孔小囊呈球形，其上分布多个圆形小孔。

6.如权利要求1所述的矿山松软煤岩上行钻孔瓦斯压力观测系统，其特征是，所述主管前端与密封垫圈固连，密封垫圈底部设有圆形小孔，所述圆形小孔与隔挡板配合连接。

7.如权利要求1所述的矿山松软煤岩上行钻孔瓦斯压力观测系统，其特征是，所述封堵室通过高压胶管与封堵室操作台相连；所述封堵胶囊通过耐压软管与封堵胶囊操作台相连。

8.如权利要求1所述的矿山松软煤岩上行钻孔瓦斯压力观测系统，其特征是，所述瓦斯压力表与钻孔底部之间的管路上设有开关；所述瓦斯压力表和瓦斯收集分析罐之间设有防爆电子压力测量仪，防爆电子压力测量仪与上位机连接，通过上位机实时监测瓦斯压力数据，形成电子数据记录并存储，并与瓦斯压力表获取的数据相对比，以确定两者获取的数据是否在设定的准确度范围内；所述瓦斯收集分析罐与截止阀、稳流器连接。

9.如权利要求1所述的矿山松软煤岩上行钻孔瓦斯压力观测系统，其特征是，所述封堵胶囊操作台上设有放液阀和进液阀，所述进液阀与调压阀连接，调压阀连通高压封堵液液源；所述放液阀和调压阀上均设有压力表。

10.如权利要求1所述的矿山松软煤岩上行钻孔瓦斯压力观测系统，其特征是，所述封堵室操作台上设有放液阀和进液阀，所述进液阀与调压阀连接，调压阀连通高压封堵液液源；所述进液阀和放液阀之间设有流量表和压力表。