联合测定qst值的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于矿山安全技术领域，尤其是涉及联合测定QST值的装置。
【背景技术】
[0002] 作为我国的主体能源，煤炭的开发及煤矿的安全问题一直是研宄的热点。然而， 井下煤层赋存及开采条件复杂，且我国煤层瓦斯含量普遍较高，其中50%以上的煤层为高 瓦斯煤层，高突矿井占全国矿井总数的44%。煤与瓦斯突出严重，危险系数高，煤矿瓦斯爆 炸、高温作业引起的灾害事故屡见不鲜，因此，煤矿单位必须开展突出预测并采取行之有效 的治理措施。
[0003] 目前，用于预测煤矿井下工作面煤与瓦斯突出危险或防突措施效果检验的方法较 多，其中，最常用的是复合指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性。复合指标法的指标有瓦 斯涌出初速度（Q值）和钻肩量（S值）。在实际测量过程中，通常是先钻孔收集钻肩测量S 值，再退出钻杆，向钻孔中送入封孔器，待封孔后，才测量Q值。瓦斯涌出初速度是钻孔结束 后2min时的瞬时值，对测量时间有极高的要求和限制，然而在实际操作中，从退出钻杆到 送入封孔器实现封孔的工序繁琐耗时，且等测完Q值后，需退出封孔器再次送入钻杆继续 钻进，并如此往复。这样的测量过程工作量巨大，若时间把握不当，甚至不能测到有效的Q 值。在风钻过程中，钻杆与煤壁高速摩擦，温度急剧升高，同时在钻进过程中会向钻孔内不 间断送入空气，钻孔内氧气充足，瓦斯含量大，当钻杆温度达到一定值时，极易引起煤炭燃 烧或瓦斯爆炸，故实时测量钻进过程中钻孔孔内温度（T值），对预防矿井安全隐患有重要 作用。而目前的方法是对Q值、S值、T值进行独自测量。为了更好地预测煤巷掘进工作面 突出危险性，亟需一种能够联合测定QST值的装置。
【发明内容】
[0004] 本发明为克服现有技术中钻具不能实现封孔且Q、s、T值需单独测量的缺点，提供 一种联合测定QST值的装置，能够实现可封孔进行Q值的测量，并由单一装置实现Q、S、T三 值的联合测定。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：联合测定QST值的装置，包括螺旋 钻杆系统、带孔钻肩收集袋、重力传感器、空气泵及数据采集器，数据采集器包括瓦斯流量 计及无线通信装置，所述螺旋钻杆系统包括第一螺旋钻杆及若干节辅助螺旋钻杆，辅助螺 旋钻杆连接于第一螺旋钻杆的尾部，第一螺旋钻杆内腔中部设有中空的缸体，其前端设有 开口且后端封闭，缸体通过连接条单元进行固定，缸体中部的内壁边侧设有用于限制活塞 缩回的最终位置的卡头，活塞的前部为圆锥体，活塞的后部为圆柱体，圆柱体的外径与缸体 的内径相匹配，活塞前端为阻风套与第一螺旋钻杆围绕成的与活塞相匹配的活塞容腔，活 塞容腔前端有测量空腔，测量空腔用于容纳螺旋钻杆系统钻孔时所涌出的瓦斯，阻风套内 毗邻第一螺旋钻杆外壁及测量空腔处设有能够进行无线通信的温度传感器，第一螺旋钻杆 内壁设有与缸体相连通的送气管，第一螺旋钻杆内腔还设有测量管，测量管贯穿缸体及活 塞的内部，辅助螺旋钻杆的内腔中设有分别与第一螺旋钻杆的送气管及测量管相连通的送 气管和测量管，测量管的外侧间隔设有固定条单元，通过固定条单元将测量管固定于辅助 螺旋钻杆的内腔中部；最后一节辅助螺旋钻杆的尾部设有封孔器；所述带孔钻肩收集袋设 置于重力传感器上，用于收集螺旋钻杆系统钻进过程中排出的全部钻肩；所述空气泵与送 气管相连通，空气泵通过送气管向进行缸体充气或抽气；数据采集器与测量管尾部及重力 传感器相连接。
[0006] 具体的，所述连接条单元包括三个环绕缸体外壁分布且互成120°夹角的连接条。
[0007] 具体的，所述固定条单元包括三个环绕测量管外壁分布且互成120°夹角的固定 条。
[0008] 进一步的，所述送气管为三条，分别设置于三个贴附于螺旋钻杆内壁的固定条的 中部。
[0009] 优选的，在每段长度为Im的辅助螺旋钻杆中设置3个固定条单元，分别位于距该 段辅助螺旋钻杆端口 〇. 2m、0. 5m和0. 8m处。
[0010] 优选的，所述固定条与测量管接触部位的长度为20mm。
[0011] 进一步的，所述无线通信装置为HRF905多信道单片收发芯片。
[0012] 进一步的，第一螺旋钻杆及辅助螺旋钻杆的材质为低铬镍抗氧化钢。
[0013] 进一步的，螺旋钻杆系统的外径为42_，所述封孔器从顶端到底端的外径逐渐增 大，封孔器最大外径为45mm。
[0014] 优选的，第一螺旋钻杆的长度为2m，所述测量空腔的长度为0. 5m。
[0015] 本发明的有益效果是：能够在封孔条件下测量Q值，并便捷、准确、一体化地实时 记录Q值、S值和T值，当测量值出现异常，能够及时采取相应保护措施，有效提高煤矿钻孔 安全性，保证工作人员的人身安全及矿井的安全。本发明适用于矿井安全开发，尤其适用于 矿井防突预测。
【附图说明】
[0016] 图1是本发明螺旋钻杆系统的结构示意图；
[0017] 图2是本发明的第一螺旋钻杆的剖视图；
[0018] 图3是图2的横截面结构示意图；
[0019] 图4是本发明螺旋钻杆系统的活塞向前推送实现闭风时的结构示意图；
[0020] 图5是本发明在使用时的结构示意图；
[0021] 其中，1为螺旋钻杆系统，2为缸体，3为活塞，4为阻风套，5为测量管，6为温度传 感器，7为封孔器，8为带孔钻肩收集袋，9为重力传感器，10为空气泵，11为数据采集器，12 为连接条，13为卡头，14为固定条，15为送气管。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图，详细描述本发明的技术方案。
[0023] 如图1至5所示，本发明的联合测定QST值的装置，包括螺旋钻杆系统1、带孔钻肩 收集袋8、重力传感器9、空气泵10及数据采集器11，数据采集器11包括瓦斯流量计及无线 通信装置，
[0024] 所述螺旋钻杆系统包括第一螺旋钻杆及若干节辅助螺旋钻杆，辅助螺旋钻杆连接 于第一螺旋钻杆的尾部，第一螺旋钻杆内腔中部设有中空的缸体2,其前端设有开口且后端 封闭，以螺旋钻杆系统来看，缸体与钻杆系统顶端相匹配的端口即为缸体的前端，缸体2通 过连接条单元进行固定，所述连接条单元包括三个环绕缸体外壁分布且互成120°夹角的 连接条，即缸体与钻杆内腔由连接条12相连；缸体2中部的内壁边侧设有卡头13,卡头13 用于限制活塞3缩回的最终位置，卡头13与活塞3底端相接触，活塞的前部为圆锥体，活塞 的后部为圆柱体，圆柱体的外径与缸体2的内径相匹配，活塞3前端为阻风套4与第一螺旋 钻杆围绕成的与活塞相匹配的活塞容腔，缸体2内充有气体，活塞3的后部装入缸体内，其 前部位于缸体之外，活塞容腔前端有测量空腔，测量空腔用于容纳螺旋钻杆系统钻孔时所 涌出的瓦斯，以便其从测量管中导出，优选的，第一螺旋钻杆的长度为2m，所述测量空腔的 长度为0. 5m，此时瓦斯排放效果较佳。阻风套4内毗邻第一螺旋钻杆外壁及测量空腔处设 有能够进行无线通信的温度传感器6,第一螺旋钻杆内壁设有与缸体2相连通的送气管15， 第一螺旋钻杆1内腔还设有测量管5,测量管5贯穿缸体2及活塞3的内部；阻风套4能够 有效实现闭风，即当钻杆停止钻进时且封孔器送至合适的位置实现封孔后，通过空气泵10 向缸体2中充入气体，缸体内的气压将活塞3被推进与阻风套4紧密接触，此时活塞3伸出， 其底端未与卡头13接触，阻风套4可阻隔钻杆前端通过钻孔与外界的空气流动，则第一螺 旋钻杆前方可形成与外部隔绝的瓦斯测量室，通过与测量管相连的数据采集器11可测得 瓦斯涌出初速度Q值，当测量完毕从缸体2抽气时，外部气压将活塞3推回缸体，此时活塞 缩回，缩回到最终位置时卡头13与活塞3的底端相接触，以防止活塞3退回过多。
[0025] 为了达到迅速对缸体进行充气和抽气，所述送气管有三条，如图3所示，三条送气 管分别设置于三个贴附于螺旋钻杆内壁的固定条的中部，即三条送气管互成120°夹角分 布。送气管在固定条中间，相当于中空的设计。
[0026] 辅助螺旋钻杆的内腔中设有分别与第一螺旋钻杆的送气管及其测量管相连通的 送气管和测量管，即辅助螺旋钻杆的内腔中设有送气管和测量管，其送气管与第一螺旋钻 杆的送气管相连通，其测