聯(lián)合測定qst值的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于礦山安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及聯(lián)合測定QST值的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為我國的主體能源，煤炭的開發(fā)及煤礦的安全問題一直是研究的熱點(diǎn)。然而， 井下煤層賦存及開采條件復(fù)雜，且我國煤層瓦斯含量普遍較高，其中50%以上的煤層為高 瓦斯煤層，高突礦井占全國礦井總數(shù)的44%。煤與瓦斯突出嚴(yán)重，危險(xiǎn)系數(shù)高，煤礦瓦斯爆 炸、高溫作業(yè)引起的災(zāi)害事故屢見不鮮，因此，煤礦單位必須開展突出預(yù)測并采取行之有效 的治理措施。
[0003] 目前，用于預(yù)測煤礦井下工作面煤與瓦斯突出危險(xiǎn)或防突措施效果檢驗(yàn)的方法較 多，其中，最常用的是復(fù)合指標(biāo)法預(yù)測煤巷掘進(jìn)工作面突出危險(xiǎn)性。復(fù)合指標(biāo)法的指標(biāo)有瓦 斯涌出初速度（Q值）和鉆屑量（S值）。在實(shí)際測量過程中，通常是先鉆孔收集鉆屑測量S 值，再退出鉆桿，向鉆孔中送入封孔器，待封孔后，才測量Q值。瓦斯涌出初速度是鉆孔結(jié)束 后2min時(shí)的瞬時(shí)值，對測量時(shí)間有極高的要求和限制，然而在實(shí)際操作中，從退出鉆桿到 送入封孔器實(shí)現(xiàn)封孔的工序繁瑣耗時(shí)，且等測完Q值后，需退出封孔器再次送入鉆桿繼續(xù) 鉆進(jìn)，并如此往復(fù)。這樣的測量過程工作量巨大，若時(shí)間把握不當(dāng)，甚至不能測到有效的Q 值。在風(fēng)鉆過程中，鉆桿與煤壁高速摩擦，溫度急劇升高，同時(shí)在鉆機(jī)過程中會(huì)向給鉆孔內(nèi) 不間斷送入空氣，鉆孔內(nèi)氧氣充足，瓦斯含量大，當(dāng)鉆桿溫度達(dá)到一定值時(shí)，極易引起煤炭 燃燒或瓦斯爆炸，故實(shí)時(shí)測量鉆進(jìn)過程中鉆孔孔內(nèi)溫度（T值），對預(yù)防礦井安全隱患有重 要作用。而目前的方法是對Q值、S值、T值進(jìn)行獨(dú)自測量。為了更好地預(yù)測煤巷掘進(jìn)工作 面突出危險(xiǎn)性，亟需一種能夠聯(lián)合測定QST值的裝置。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型為克服現(xiàn)有技術(shù)中鉆具不能實(shí)現(xiàn)封孔且Q、s、T值需單獨(dú)測量的缺點(diǎn)， 提供一種聯(lián)合測定QST值的裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)可封孔進(jìn)行Q值的測量，并由單一裝置實(shí)現(xiàn)Q、 S、T三值的聯(lián)合測定。
[0005] 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：聯(lián)合測定QST值的裝置，包括 螺旋鉆桿系統(tǒng)、帶孔鉆屑收集袋、重力傳感器、空氣泵及數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器包括瓦斯 流量計(jì)及無線通信裝置，所述螺旋鉆桿系統(tǒng)包括第一螺旋鉆桿及若干節(jié)輔助螺旋鉆桿，輔 助螺旋鉆桿連接于第一螺旋鉆桿的尾部，第一螺旋鉆桿內(nèi)腔中部設(shè)有中空的缸體，其前端 設(shè)有開口且后端封閉，缸體通過連接條單元進(jìn)行固定，缸體中部的內(nèi)壁邊側(cè)設(shè)有用于限制 活塞縮回的最終位置的卡頭，活塞的前部為圓錐體，活塞的后部為圓柱體，圓柱體的外徑與 缸體的內(nèi)徑相匹配，活塞前端為阻風(fēng)套與第一螺旋鉆桿圍繞成的與活塞相匹配的活塞容 腔，活塞容腔前端有測量空腔，測量空腔用于容納螺旋鉆桿系統(tǒng)鉆孔時(shí)所涌出的瓦斯，阻風(fēng) 套內(nèi)毗鄰第一螺旋鉆桿外壁及測量空腔處設(shè)有能夠進(jìn)行無線通信的溫度傳感器，第一螺旋 鉆桿內(nèi)壁設(shè)有與缸體相連通的送氣管，第一螺旋鉆桿內(nèi)腔還設(shè)有測量管，測量管貫穿缸體 及活塞的內(nèi)部，輔助螺旋鉆桿的內(nèi)腔中設(shè)有分別與第一螺旋鉆桿的送氣管及測量管相連通 的送氣管和測量管，測量管的外側(cè)間隔設(shè)有固定條單元，通過固定條單元將測量管固定于 輔助螺旋鉆桿的內(nèi)腔中部；最后一節(jié)輔助螺旋鉆桿的尾部設(shè)有封孔器；所述帶孔鉆屑收集 袋設(shè)置于重力傳感器上，用于收集螺旋鉆桿系統(tǒng)鉆進(jìn)過程中排出的全部鉆屑；所述空氣泵 與送氣管相連通，空氣泵通過送氣管向進(jìn)行缸體充氣或抽氣；數(shù)據(jù)采集器與測量管尾部及 重力傳感器相連接。
[0006] 具體的，所述連接條單元包括三個(gè)環(huán)繞缸體外壁分布且互成120°夾角的連接條。
[0007] 具體的，所述固定條單元包括三個(gè)環(huán)繞測量管外壁分布且互成120°夾角的固定 條。
[0008] 進(jìn)一步的，所述送氣管為三條，分別設(shè)置于三個(gè)貼附于螺旋鉆桿內(nèi)壁的固定條的 中部。
[0009] 優(yōu)選的，在每段長度為lm的輔助螺旋鉆桿中設(shè)置3個(gè)固定條單元，分別位于距該 段輔助螺旋鉆桿端口 〇. 2m、0. 5m和0. 8m處。
[0010] 優(yōu)選的，所述固定條與測量管接觸部位的長度為20mm。
[0011] 進(jìn)一步的，所述無線通信裝置為HRF905多信道單片收發(fā)芯片。
[0012] 進(jìn)一步的，第一螺旋鉆桿及輔助螺旋鉆桿的材質(zhì)為低鉻鎳抗氧化鋼。
[0013] 進(jìn)一步的，螺旋鉆桿系統(tǒng)的外徑為42_，所述封孔器從頂端到底端的外徑逐漸增 大，封孔器最大外徑為45mm。
[0014] 優(yōu)選的，第一螺旋鉆桿的長度為2m，所述測量空腔的長度為0. 5m。
[0015] 本實(shí)用新型的有益效果是：能夠在封孔條件下測量Q值，并便捷、準(zhǔn)確、一體化地 實(shí)時(shí)記錄Q值、S值和T值，當(dāng)測量值出現(xiàn)異常，能夠及時(shí)采取相應(yīng)保護(hù)措施，有效提高煤礦 鉆孔安全性，保證工作人員的人身安全及礦井的安全。本實(shí)用新型適用于礦井安全開發(fā)，尤 其適用于礦井防突預(yù)測。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本實(shí)用新型螺旋鉆桿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2是本實(shí)用新型的第一螺旋鉆桿的剖視圖；
[0018] 圖3是圖2的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖4是本實(shí)用新型螺旋鉆桿系統(tǒng)的活塞向前推送實(shí)現(xiàn)閉風(fēng)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖5是本實(shí)用新型在使用時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 其中，1為螺旋鉆桿系統(tǒng),2為缸體,3為活塞,4為阻風(fēng)套,5為測量管,6為溫度傳 感器，7為封孔器，8為帶孔鉆屑收集袋，9為重力傳感器，10為空氣泵，11為數(shù)據(jù)采集器，12 為連接條，13為卡頭，14為固定條，15為送氣管。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖，詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
[0023] 如圖1至5所示，本實(shí)用新型的聯(lián)合測定QST值的裝置，包括螺旋鉆桿系統(tǒng)1、帶孔 鉆屑收集袋8、重力傳感器9、空氣泵10及數(shù)據(jù)采集器11，數(shù)據(jù)采集器11包括瓦斯流量計(jì)及 無線通信裝置，
[0024] 所述螺旋鉆桿系統(tǒng)包括第一螺旋鉆桿及若干節(jié)輔助螺旋鉆桿，輔助螺旋鉆桿連接 于第一螺旋鉆桿的尾部，第一螺旋鉆桿內(nèi)腔中部設(shè)有中空的缸體2,其前端設(shè)有開口且后端 封閉，以螺旋鉆桿系統(tǒng)來看，缸體與鉆桿系統(tǒng)頂端相匹配的端口即為缸體的前端，缸體2通 過連接條單元進(jìn)行固定，所述連接條單元包括三個(gè)環(huán)繞缸體外壁分布且互成120°夾角的 連接條，即缸體與鉆桿內(nèi)腔由連接條12相連；缸體2中部的內(nèi)壁邊側(cè)設(shè)有卡頭13,卡頭13， 用于限制活塞3縮回的最終位置，卡頭13與活塞3底端相接觸，活塞的前部為圓錐體，活塞 的后部為圓柱體，圓柱體的外徑與缸體2的內(nèi)徑相匹配，活塞3前端為阻風(fēng)套4與第一螺旋 鉆桿圍繞成的與活塞相匹配的活塞容腔，缸體2內(nèi)充有氣體，活塞3的后部裝入缸體內(nèi)，其 前部位于缸體之外，活塞容腔前端有測量空腔，測量空腔用于容納螺旋鉆桿系統(tǒng)鉆孔時(shí)所 涌出的瓦斯，以便其從測量管中導(dǎo)出，優(yōu)選的，第一螺旋鉆桿的長度為2m，所述測量空腔的 長度為0. 5m，此時(shí)瓦斯排放效果較佳。阻風(fēng)套4內(nèi)毗鄰第一螺旋鉆桿外壁及測量空腔處設(shè) 有能夠進(jìn)行無線通信的溫度傳感器6,第一螺旋鉆桿內(nèi)壁設(shè)有與缸體2相連通的送氣管15， 第一螺旋鉆桿1內(nèi)腔還設(shè)有測量管5,測量管5貫穿缸體2及活塞3的內(nèi)部；阻風(fēng)套4能夠 有效實(shí)現(xiàn)閉風(fēng)，即當(dāng)鉆桿停止鉆進(jìn)時(shí)且封孔器送至合適的位置實(shí)現(xiàn)封孔后，通過空氣泵10 向缸體2中充入氣體，缸體內(nèi)的氣壓將活塞3被推進(jìn)與阻風(fēng)套4緊密接觸，此時(shí)活塞3伸出， 其底端未與卡頭13接觸，阻風(fēng)套4可阻隔鉆桿前端通過鉆孔與外界的空氣流動(dòng)，則第一螺 旋鉆桿前方可形成與外部隔絕的瓦斯測量室，通過與測量管相連的數(shù)據(jù)采集器11可測得 瓦斯涌出初速度Q值，當(dāng)測量完畢從缸體2抽氣時(shí)，外部氣壓將活塞3推回缸體，此時(shí)活塞 縮回，縮回到最終位置時(shí)卡頭13與活塞3的底端相接觸，以防止活塞3退回過多。
[0025] 為了達(dá)到迅速對缸體進(jìn)行充氣和抽氣，所述送氣管有三條，如圖3所示，三條送氣 管分別設(shè)置于三個(gè)貼附于螺旋鉆桿內(nèi)壁的固定條的中部，即三條送氣管互成120°夾角分 布。送氣管在固定條中間，相當(dāng)于中空的設(shè)計(jì)。
[0026] 輔助螺旋鉆桿的內(nèi)腔中設(shè)有分別與第一螺旋鉆桿的送氣管及其測量管相連通的 送氣管和測量管，即輔助螺旋鉆桿的內(nèi)腔中設(shè)有送氣管和測量管，其送氣管與第一螺旋鉆 桿的送氣管