专利名称：煤矿瓦斯排放钻孔深度测量方法及测量仪器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种井下测量方法及测量仪器，尤其是一种煤矿瓦斯排放钻孔深度测量方法 及测量仪器。
背景技术：
目前，煤矿的煤与瓦斯突出问题一直是困扰煤矿行业发展的重大安全问题，解决这一问 题是最有效的方法之一是在煤层内钻孔，将本煤层或邻煤层内的瓦斯在一定范围内进行卸压 和抽出，以使其压力和蕴藏量降低，在人员工作区域内降低突出的可能性，以确保各道工序 的完成和现在施工人员的安全。现在普遍采用液压钻机来完成这一道工序，钻深最多可以达 到300m左右，具体深度需要根据不同的地质条件和瓦斯蕴藏情况来确定，准确掌握钻孔深度 能了解瓦斯压力和蕴藏量已下降的区域范围，对安全生产具有重大意义。但是由于在现场施 工过程中，钻深到一定深度后并不是呈理想的直线，而是有一定的弯曲度，并且在钻杆退出 后，钻孔在周边压力的作用下常会发生局部煤岩垮塌，而堵塞钻孔，钻孔还是可以透气，但 是却难以对每一个钻孔的实际深度进行准确测量；并且随着钻深的增加，钻杆的使用数量也 在增加，由于钻进是人工操作进行的，因此容易出现人为因素造成的测量错误，从而导致的 测量准确性下降。目前，在煤矿领域内尚无有效的手段和科学的方法来测量和掌握每一个钻 孔的准确深度。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤矿瓦斯排放钻孔深度测量方法及测量仪器，它可以准确的
测量出每个钻孔的深度，并且避免了人为因素造成的测量错误，以克服现有技术的不足。
本发明是这样实现的煤矿瓦斯排放钻孔深度测量方法，在采用液压钻机钻煤矿的瓦斯 排放孔时，通过对液压钻机推动钻头进杆时的推进油缸进程所用的液压油的总量来确定钻孔 的深度，即用测量钻头进杆时推进油缸的液压油流量总和来确定钻孔的深度。
在工作中，液压油在工作的某一个阶段的流量起始数值为A (单位为m3)，终了数值为B (单位为m3)，推进油缸活塞杆直径为d (单位为mm)，缸筒内径为D (单位为mm) ， H为流 量为B-A时的钻进深度(单位为m)。 贝lj B-A=n/4 (D2-d2) H——(1) 根据公式(1)得到
<formula>formula see original document page 4</formula>(2)
对于某一型号的推进油缸，其D和d均为常数，得到钻机的系数K为 K=1.274*106/ (D2-d2)——(3) H=K (B-A) =KAQ——(4) AQ为计量阶段的流量之差(单位为m3)。
通过上述公式就可以根据流量来测量钻进深度H。在每一台工作的钻机上安装一台测量 仪，在有钻进的时候记录流量的起始数A和终了数B，便可准确得出该钻孔的深度H。
并且在计量过程中，当钻头无钻进或退杆时，不计量液压油流量。以确保测量的准确性
在用测量钻头进杆时推进油缸的液压油流量总和来确定钻孔的深度时，将该液压油流量 总和与推进油缸进程推进油缸的有效储油截面面积相比的比值来确定钻孔深度。
煤矿瓦斯排放钻孔深度测量方法所采用的测量仪器，它包括液压钻机，在液压钻机的推 进油缸的活塞杆腔油路上设有一个液压测量装置。通过液压测量装置来测量活塞杆腔油路上 的流量变化，这样的结构不仅能有效的了解流量情况，而且不会产生电火花，在测量的同时 保证了测量的安全性。
液压测量装置构成包括二位三通液动换向阀，二位三通液动换向阀的三个接口分别连接 计量油路、非计量油路与油缸油路，在二位三通液动换向阀中还设有一个控制接口开闭的阀 芯；并且在计量油路上设有一个流量计，在流量计的下方连接有单向阀；单向阀下方的计量 油路与非计量油路汇合并与活塞杆腔油路连接；油缸油路上方连接液压钻机的推进油缸。二 位三通液动换向阀在正常钻进的情况下，就开启计量油路，关闭非计量油路，使流量计对液 压油的流量变化进行计量；在进行回钻工作时，液压油从活塞杆腔油路进入推进油缸，液压 油在经过测量装置时则被单向阀挡住，只有通过非计量油路进入二位三通液动换向阀中，这 样就不会在钻头退杆时影响流量计的计量。
最好是在阀芯的一端连接弹簧，另一端连接控制油路，控制油路的另一端连接在液压钻 机的活塞腔油路上。在控制油路及弹簧的共同作用下，可以根据活塞腔油路的工作状态，来 控制阀芯的位置；当钻头没有钻进时，活塞腔油路处于无压力状态，控制油路是连接在活塞 腔油路上的，因此控制油路上的压力与活塞腔油路相同，这时控制油路也处于没有压力的状 态，在弹簧的作用下，阀芯被顶到关闭计量油路的位置，非计量油路处于开启状态，液压油 不经过计量油路，就不会被流量计记录，在钻头没有钻进的情况下也就没有流量记录；当钻
头开始钻进时，活塞腔油路与控制油路就处于有压力的状态，控制油路的压力将阀芯13推到 开启计量油路，并关闭非计量油路的位置上，液压油经过计量油路，流量计记录其通过的流
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明采用在液压钻机的活塞杆腔油路上 设有一个液压测量装置，它可以测量每个工作阶段的钻进流量变化，并根据钻机系数来计算 出钻孔深度，而且不会计量回钻流量与空钻流量，同时也避免了人为因素造成的测量错误， 并且测量的安全性好，解决了重大的安全隐患。本发明还具有结构简单，容易实施，使用效 果好等优点。
附图l为本发明的结构示意图。
具体实施例方式
具体实施例方式在采用液压钻机钻煤矿的瓦斯排放孔时，通过对液压钻机推动钻头进 杆时的推进油缸进程所用的液压油的总量来确定钻孔的深度。在用测量钻头进杆时推进油缸 的液压油流量总和来确定钻孔的深度时，将该液压油流量总和与推进油缸进程时推进油缸的 有效储油截面面积相比的比值来确定钻孔深度；并且在钻头无钻进或退杆时不计量液压油流
在工作中，液压油在工作的某一个阶段的流量起始数值为A (单位为m3)，终了数值为B (单位为m3)，推进油缸l的活塞杆直径为d (单位为mm)，缸筒内径为D (单位为mm) ， H为 流量为B-A时的钻进深度(单位为m)。 贝lj B-A=n/4 (D2-d2) H——(1) 根据公式(1)得到
<formula>formula see original document page 5</formula>A)(将D与d的单位统一为m)——
(2)
对于某一型号的推进油缸，其D和d均为常数，得到钻机的系数K为 K=1.274*106/ (D2-d2)——(3) H=K (B-A) =KAQ——(4) AQ为计量阶段的流量之差(单位为m3)。 通过上述公式就可以根据流量来测量钻进深度。
煤矿瓦斯排放钻孔深度测量方法所采用的测量仪器的结构如图l所示，在常规的液压钻 机的推进油缸1的活塞杆腔油路9上安装一个液压测量装置；液压测量装置的构成包括一个二
位三通液动换向阀5，在二位三通液动换向阀5的三个接口分别连接计量油路10、非计量油路 11与油缸油路12，并且在二位三通液动换向阀5中安装一个控制计量油路10与非计量油路11 的接口开闭的阀芯13，阀芯13的一端连接弹簧15，另一端连接控制油路14，控制油路14的另 一端连接在液压钻机的活塞腔油路8上；并且在计量油路10上安装一个市售的流量计6，流量 计6的下方连接一个单向阀7;单向阀7下方的计量油路10与非计量油路11汇合并与活塞杆腔 油路9连接，油缸油路12上方连接液压钻机的推进油缸1 。
在工作过程中，打开液压钻机的三位四通手动换向阀2，使油泵3的油路与活塞腔油路8 接通，油泵3将液压油送入活塞腔油路8中，液压油经过活塞腔油路8进入推进油缸1内进行工 作，当钻头开始钻进时，活塞腔油路8上就产生压力，与活塞腔油路8连接的控制油路14具有 相同的压力，这时控制油路14的压力大于弹簧15的弹力，推动阀芯13，使计量油路10开启， 而非计量油路ll关闭，液压油经过计量油路IO，并通过流量计6，流量计6就记下了经过的液 压油的流量变化，再通过计算就能得到钻进深度；而当钻头没有钻进时，活塞腔油路8与控 制油路14上没有压力，弹簧15的弹力会推动阀芯13到关闭计量油路10的位置，使非计量油路 ll开启，液压油不会经过流量计6，也就不会记录空钻时的流量；在回钻工作过程中，三位 四通手动换向阀2接通油泵3与活塞杆腔油路9，由于单向阀7的作用，液压油不能经过计量油 路IO，而这个时候的活塞腔油路8与控制油路14上也没有压力，阀芯13在弹簧15作用下保持 非计量油路ll是开启的，而计量油路10是关闭的，液压油经过非计量油路ll进入二位三通液 动换向阀5中，再进入推进油缸l，同样不会进行流量记录；在三位四通手动换向阀2接通油 泵3与油池4时，油泵3中就会把液压油送回到油池4中。
权利要求
1.一种煤矿瓦斯排放钻孔深度测量方法，其特征在于在采用液压钻机钻煤矿的瓦斯排放孔时，通过对液压钻机推动钻头进杆时的推进油缸进程所用的液压油的总量来确定钻孔的深度，即用测量钻头进杆时推进油缸的液压油流量总和来确定钻孔的深度。
2.根据权利要求l所述的煤矿瓦斯排放钻孔深度测量方法，其特征在 于在钻头无钻进或退杆时不计量液压油流量。
3.根据权利要求l所述的煤矿瓦斯排放钻孔深度测量方法，其特征在 于在用测量钻头进杆时推进油缸的液压油流量总和来确定钻孔的深度时，将该液压油流量 总和与推进油缸进程时推进油缸的有效储油截面面积相比的比值来确定钻孔深度。
4.一种煤矿瓦斯排放钻孔深度测量仪器，它包括液压钻机，其特征 在于在液压钻机推动钻杆的推进油缸(1)的活塞杆腔油路(9)上设有一个液压油量测量 装置。
5.根据权利要求4所述的煤矿瓦斯排放钻孔深度测量仪器，其特征在于液压油量测量装置构成包括二位三通液动换向阀(5) ， 二位三通液动换向阀(5)的三 个接口分别连接计量油路(10)、非计量油路(11)与油缸油路(12)，在二位三通液动换向阀(5)中还设有一个控制接口开闭的阀芯(13);并且在计量油路(10)上设有一个流量计(6)，在流量计(6)的下方连接有单向阀(7);单向阀(7)下方的计量油路(10)与非计量油路(11)汇合并与活塞杆腔油路(9)连接；油缸油路(12)上方连接液压钻机的推进油缸(1)。
6.根据权利要求4所述的测量仪器，其特征在于阀芯(13)的一端 连接弹簧(15)，另一端连接控制油路(14)，控制油路(14)的另一端连接在液压钻机的 活塞腔油路(8)上。
全文摘要
本发明公开了一种煤矿瓦斯排放钻孔深度测量方法及测量仪器，在采用液压钻机钻煤矿的瓦斯排放孔时，通过对液压钻机推动钻头进杆时的推进油缸进程所用的液压油的总量来确定钻孔的深度，即用测量钻头进杆时推进油缸的液压油流量总和来确定钻孔的深度。本发明采用在液压钻机的活塞杆腔油路上设有一个液压测量装置，它可以测量每个工作阶段的钻进流量变化，并根据钻机系数来计算出钻孔深度，而且不会计量回钻流量与空钻流量，同时也避免了人为因素造成的测量错误，并且测量的安全性好，解决了重大的安全隐患。本发明还具有结构简单，容易实施，使用效果好等优点。
文档编号E21B47/04GK101338667SQ20081030370
公开日2009年1月7日 申请日期2008年8月12日 优先权日2008年8月12日
发明者何终毅 申请人:何终毅