CN216309405U - 一种煤矿井下松动带测定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤矿井下松动带测定装置，解决现有装置在使用过程中存在的结构不牢靠、易折弯等安全问题。该装置包括柔性导索、水泵和气泵，柔性导索具有橡胶管的外壳，以及在该橡胶管内部复合有注水管、注气管和聚氨酯发泡材料，柔性导索一端具有引导锥，另一端具有注水管和注气管的管道接口；柔性导索上依次设置至少两个彼此间隔膨胀气囊，两膨胀气囊在收缩状态下，膨胀气囊与柔性导索的外径具有等同的断面轮廓，且所述注水管与每一个膨胀气囊内部空腔贯通，所述注气管的管口延伸至两个膨胀气囊之间的柔性导索外侧。本装置的采用的为柔性导索，具有光滑的外表，便于穿索和抽索，避免卡顿现象的发生，提高了工作效率。

Description

一种煤矿井下松动带测定装置

技术领域

该实用新型涉及煤矿井下瓦斯安全设备技术领域。

背景技术

巷道在开挖前，岩体处于三向应力平衡状态，开巷后围岩应力将发生两个显著变化：一个是巷道周边径向应力下降为零，围岩强度明显下降；二是围岩中出现应力集中现象。如果集中应力小于岩体强度，那么，围岩将处于弹塑性稳定状态；当应力超过围岩强度之后，巷道周边围岩将首先破坏，并逐渐向深部扩展，直至在一定深度取得三向应力平衡位置，此时围岩已过渡到破碎状态。我们将围岩中产生的这种松弛破碎带定义为松动带，其力学特性表现为应力降低。因此，准确测定巷道松动带的范围来指导封孔长度，对高效、安全抽采瓦斯具有至关重要的意义。

例如，用于巷道松动带范围的准确测定，CN211230437U中公开一种煤矿井下松动带测定装置，涉及煤矿瓦斯抽采封孔领域，该煤矿井下松动带测定装置包括注水管、注气管、第一封堵胶囊以及第二封堵胶囊，第一封堵胶囊设置有第一通孔，第二封堵胶囊设置有第二通孔，通过注水管向第一通孔和第二通孔内注水，第一封堵胶囊和第二封堵胶囊膨胀与钻孔孔壁贴合，第一封堵胶囊与第二封堵胶囊之间形成一封闭的气室，通过注气管向该气室内注气，观察该气室的压强变化，即可准确测定松动带范围。该技术存在的弊端是，第一封堵胶囊和第二封堵胶囊在长度方向上形成两个膨大状结构，在瓦斯封孔内进行穿插移动式，两个部位容易与孔壁产生摩擦，摩擦带来的不利影响，其一是会使得穿插过程存在一定的困难，其二是，封堵胶囊与孔壁之间的摩擦使得封堵胶囊存在破损的风险。同时，上述的注水管、注气管都是彼此独立的，存在折弯的风险。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型提供一种煤矿井下松动带测定装置，通过一体化的设计，解决现有装置在使用过程中存在的结构不牢靠、易折弯等安全问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种煤矿井下松动带测定装置，该装置包括柔性导索、水泵和气泵，所述水泵通过输水管和水阀向柔性导索供水，所述气泵通过输气管和气阀向柔性导索供气，其特征在于：

所述柔性导索具有橡胶管的外壳，以及在该橡胶管内部复合有注水管、注气管和聚氨酯发泡材料，所述柔性导索一端具有引导锥，另一端具有注水管和注气管的管道接口；

所述柔性导索上依次设置至少两个彼此间隔膨胀气囊，且，两膨胀气囊在收缩状态下，所述膨胀气囊与柔性导索的外径具有等同的断面轮廓，且所述注水管与每一个膨胀气囊内部空腔贯通，所述注气管的管口延伸至两个膨胀气囊之间的柔性导索外侧。

进一步地，所述膨胀气囊为圆柱状的空心结构。

进一步地，所述注水管与膨胀气囊配合穿孔处设置橡胶塞。

进一步地，所述膨胀气囊通过镶嵌的方式被安装在柔性导索上。

进一步地，两膨胀气囊间隔50厘米设置。

进一步地，所述膨胀气囊为柔性橡胶制造的气囊。

进一步地，所述柔性导索上设置自引导锥顶点为起始零点的刻度线。

进一步地，所述水泵和气泵自带压力表。

本实用新型的有益效果是：

本装置的采用的为柔性导索，具有光滑的外表，便于穿索和抽索，避免卡顿现象的发生，提高了工作效率。

本装置中的注水管和注气管被集成在柔性导索内部，且被聚氨酯发泡材料填充密实，形成一体结构，具有整体的断面结构，提高了一体化水平，对于本装置的运输、施工具有积极的意义。

附图说明

图1为本装置的整体结构示意图。

图2为第二膨胀气囊部位的柔性导索局部视图。

图3为图2中A--A剖视图。

图4为图2中B--B剖视图。

图5为柔性导索在钻孔中穿设的位置图。

图6为柔性导索在钻孔中固定后的位置图。

图中：

00钻孔，01气室；

100柔性导索，110橡胶管，120注水管，121注水口，130注气管，140聚氨酯发泡材料，150引导锥， 160管道接口，170第一膨胀气囊，171橡胶塞，180第二膨胀气囊；

200水泵；

300气泵。

具体实施方式

为了达到封孔严密、高效抽采瓦斯的目的，提供一种煤矿井下松动带测定装置。

该装置包括柔性导索100、水泵200、气泵300和相关的输气管、输水管、气阀和闸阀等组成的一个完整的系统，其中，水泵为清水供应动力，气泵为气体供应动力，水泵和气泵自带压力表。

参考图1至图6，上述的柔性导索100为一根具有半刚性、半柔性的复合结构的复合体，整体为具有较长长度的线状结构，具体来说，该柔性导索100的最外层为橡胶管110，该橡胶管的直径约为封孔直径的一半左右，例如，当封孔钻孔直径为二十厘米时，该橡胶管的外径为十厘米左右。上述橡胶管110的管壁壁厚为1厘米至0.5厘米之前，其作用是形成一个防护壳，并在该橡胶管的内部复合设计注水管120、注气管130和聚氨酯发泡材料140等，经过填充形成内部密集填充的近似实心结构，兼具一定的柔性和一定的刚性，由于该内部注水管120和注气管130的直径通常在1厘米以下，所有，橡胶管内部空间大部分被聚氨酯发泡材料140填充。

该柔性导索100的远端，也就是远离操作端的一端，对橡胶管进行热合封堵，形成具有尖状结构的引导锥150，该引导锥的存在，对于引导该柔性导索的前进具有积极的意义。另一端为注水管和注气管的管道接口160。

在靠近引导锥部位的柔性导索上设置有第一膨胀气囊170，该第一膨胀气囊170为柔性橡胶制造的气囊，例如，工程上使用的可膨胀收缩橡气气囊，该第一膨胀体在收缩状态下，其与柔性导索的外径具有基本等同的断面轮廓，当第一膨胀体在充气状态下，其外轮廓面膨胀，并逐渐的抵靠在封孔的内壁之上，对第一膨胀气囊和封孔内壁之间的区域进行封堵，形成环形的封堵。上述的第一膨胀气囊整体为圆柱状的空心结构，该第一膨胀气囊170内设置有容注水管穿过的穿孔，具体来说，上述的注水管远端封堵，且该注水管穿过第一膨胀气囊两侧的侧面上的橡胶塞171后穿出。所谓的橡胶塞171是指，利用柔性橡胶材料制造的，其中具有容上述的注水管穿过的穿孔，以及，该橡胶塞位于第一膨胀体内部的端部设置有厚度渐变的贴合部，该贴合部的存在，可以实现对穿孔部位的密封。

上述的第一膨胀气囊170通过镶嵌的方式被安装在柔性导索上，且上述的注水管120位于第一膨胀气囊内部的位置，设置至少一个注水口121，通过外接外接的泵向该第一膨胀气囊内注水。

间隔50厘米的位置，在上述的柔性导索上集成有第二膨胀气囊180，其中的第二膨胀气囊180与上述的第一膨胀气囊结构基本相同，不同之处是，本第二膨胀气囊中还设置有一个贯通的通道，该通道的存在是形成注气管130的穿过通道，由于注气管仅仅是穿过该第二膨胀气囊，且不与第二膨胀气囊的内部空间进行贯通，故，上述的通道是通过在第二膨胀气囊内部不贯通的结构。本结构中的注气管贯穿该第二膨胀气囊后，其尾部穿过柔性导索并延伸至外侧，并通过管道接口与气泵连接，即，上述的注气管在两个膨胀气囊之间的区间内折弯后向柔性导索外侧改向，形成向两个膨胀气囊膨胀封孔后形成的注气空间(气室)内注入压缩气体。

上述的注气管外接气阀和气泵，通过气泵注入压缩气体，并通过气泵自带的压力表显示气压压力。

其中，在所述柔性导索上，自远端为起始零点，画刻度线，以方便观察插入到钻孔内的深度。

上述的柔性导索长度较长，且为柔性，可以根据需要将上述的柔性导索缠绕后搬运和存储，以及放线，可以保证施工过程中的整齐，不凌乱。

本测定装置的使用过程如下：

S1：根据设计要求，施工瓦斯抽采钻孔00，待瓦斯抽采钻孔施工完成并清洗干净后，将该测定装置中的柔性导索100逐步的插入到钻孔预定深度；

S1：外界水源通过水泵200、管阀与注水管外端的接头进行接通，注水过程中，根据水泵上的水压表控制注水是否完成，即，当两个膨胀气囊内部清水注满后，第一膨胀气囊与第二膨胀气囊与孔壁贴合后，水泵的压力表示数会急剧上升，关闭水泵开关即可，同时关闭阀门，完成两个膨胀气囊的自膨胀，此时在两个气囊之间就形成了一个密闭的空间，称为气室01；

S3：通过气泵300、气阀与注气管外端的接头连通，通过注气管向气室01注气，当气泵自带的压力表稳定后，停止注气，并关闭气阀，观察压力表读数的变化，每隔10s进行一次记录，直至完成数据的采集；

S4，完成后，反向操作，先通过注气管将气室内的压力气体释放，然后通过泵抽取两个膨胀气囊内的水，使第一膨胀气囊170和第二膨胀气囊180泄压并缩回，使得柔性导索恢复运动能力。

S5，通过外力穿入的方式，使得柔性导索100继续向钻孔深处移动特定距离，进行第二区域的测试。

S6，循环重复上述测定过程，得到气室在不同位置的气体稳定压力，根据气室在不同位置的气体稳定压力来确定封孔段的位置以及封孔段的长度。

通过该装置可以逐段的对钻孔不同深度位置进行松动带的裂隙状况进行测试，根据获得数据进行钻孔孔壁裂隙分析，即可判断松动带的具体范围，进而确定封孔段的位置以及封孔段的长度。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本实用新型的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种煤矿井下松动带测定装置，该装置包括柔性导索（100）、水泵（200）和气泵（300），所述水泵通过输水管和水阀向柔性导索供水，所述气泵通过输气管和气阀向柔性导索供气，其特征在于：

所述柔性导索具有橡胶管的外壳，以及在该橡胶管内部复合有注水管（120）、注气管（130）和聚氨酯发泡材料（140），

所述柔性导索（100）一端具有引导锥（150），另一端具有注水管和注气管的管道接口（160）；

所述柔性导索上依次设置至少两个彼此间隔膨胀气囊，且，两膨胀气囊在收缩状态下，所述膨胀气囊与柔性导索的外径具有等同的断面轮廓，且所述注水管与每一个膨胀气囊内部空腔贯通，所述注气管的管口延伸至两个膨胀气囊之间的柔性导索外侧。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下松动带测定装置，其特征在于，所述膨胀气囊为圆柱状的空心结构。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下松动带测定装置，其特征在于，所述注水管与膨胀气囊配合穿孔处设置橡胶塞。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下松动带测定装置，其特征在于，所述膨胀气囊通过镶嵌的方式被安装在柔性导索上。

5.根据权利要求1所述的一种煤矿井下松动带测定装置，其特征在于，两膨胀气囊间隔50厘米设置。

6.根据权利要求1所述的一种煤矿井下松动带测定装置，其特征在于，所述膨胀气囊为柔性橡胶制造的气囊。

7.根据权利要求1所述的一种煤矿井下松动带测定装置，其特征在于，所述柔性导索上设置自引导锥顶点为起始零点的刻度线。

8.根据权利要求1所述的一种煤矿井下松动带测定装置，其特征在于，所述水泵和气泵自带压力表。

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