一种模拟钻孔堵塞段疏通试验系统及其试验方法
【技术领域】
[0001]本发明属于矿井瓦斯防治技术领域，具体涉及一种模拟钻孔堵塞段疏通试验系统及其试验方法。
【背景技术】
[0002]钻孔施工是井下瓦斯抽采的前提，受地应力、瓦斯压力、钻杆扰动力等因素作用，钻孔变形量大，钻孔排渣空间收缩，钻肩运移阻力增大，钻肩易发生堆积、堵塞并致使钻孔施工被迫终止，当处理不当时，掉钻、断钻及孔内瓦斯燃烧等事故伴随发生。对于空气钻进工艺，当钻孔内形成堵塞段时，孔内气体压力升高，孔内气体压力大于钻孔堵塞段形成的摩擦阻力时，钻孔堵塞段能够被疏通，当孔内气体压力达到供风系统的上限，钻孔堵塞段仍然无法疏通时，钻孔施工将被迫终止。在实际钻进工程中，钻孔堵塞段周边围压、钻杆截面形状、钻杆旋转速度等因素都会影响钻孔堵塞段疏通压力的变化，因此，有必要开发一种煤层钻进可视化钻孔排渣试验系统及其试验方法，能够测试不同围压、不同堵塞段长度、不同类型钻杆、不同煤层倾角、不同钻杆旋转速度条件下钻孔堵塞段疏通压力的变化特征，为实际工程中确定供风系统风压参数匹配、预防钻孔堵塞、钻具结构创新提供技术参考。
【发明内容】
[0003]本发明提供了一种模拟钻孔堵塞段疏通试验系统及其试验方法，能够测试不同围压、不同堵塞段长度、不同类型钻杆、不同煤层倾角、不同钻杆旋转速度条件下钻孔堵塞段疏通压力的变化特征。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:一种模拟钻孔堵塞段疏通试验系统，包括供风装置、钻孔试验台、调速电机、围压加载装置、高速摄像仪、钻孔堵塞段，所述供风装置通过进风胶管与钻孔试验台上的透明材质钻孔入口连接，调速电机固定在钻孔试验台上，钻杆一端安装在调速电机上，通过透明材质钻孔内腔，钻杆另一端安装在钻孔试验台支撑架上，高速摄像仪安装在钻孔试验台的一侧。
[0005]所述供风装置由空气压缩机、控制开关、进风胶管、压力表组成。
[0006]所述钻孔试验台由支撑架、进渣箱、进渣口开关、箱体、透明材质钻孔、钻杆、出渣箱、试验台支架、升降调节器组成。
[0007]所述围压加载装置由供压泵、高压胶管、供压泵调压开关、堵塞段压力表、钻孔围压加载环组成。
[0008]一种模拟钻孔堵塞段疏通试验系统及其试验方法，试验方法包括以下步骤:
①将制作好的钻孔堵塞段安装在钻孔试验台上的钻孔围压加载环内；
②给钻孔堵塞段施加压力，启动供压泵，观测压力表，调整压力到试验设定值；
③在钻孔堵塞段末端架设高速摄像仪，用于观测记录钻孔堵塞段疏通时的运动特征；
④连接供风装置，启动空气压缩机，逐渐增大压力，记录钻孔堵塞段疏通时的压力值。
[0009]由于采用了上述方案，本发明具有以下特点:
①通过围压加载装置可方便调整钻孔堵塞段围压，可进行不同围压条件下钻孔堵塞段疏通试验。
[0010]②调整围压加载装置长度，可进行不同钻孔堵塞长度钻孔堵塞段疏通试验。
[0011]③通过更换安装在调速电机上的钻杆类型，并制作与钻杆截面相配套的钻孔堵塞段，可进行不同类型钻杆钻孔堵塞段疏通试验。
[0012]④通过在试验台支架设置升降调节器，可进行不同钻孔倾角的钻孔堵塞段疏通试验。
[0013]⑤驱动钻杆旋转装置采用多级调速电机，可进行钻杆不同旋转速度钻孔堵塞段疏通试验。
[0014]⑥通过调节钻孔试验台上钻孔的内径，可进行不同钻孔直径的钻孔堵塞段疏通试验。
[0015]⑦打开进渣口开关，通过进渣箱在施加围压钻孔堵塞段的前端不断加入钻肩，从而可以模拟钻孔堵塞段动态增长过程中疏通压力的变化特征。
【附图说明】
[0016]图1是本发明钻孔堵塞段疏通试验系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]如图1所示，一种模拟钻孔堵塞段疏通试验系统及其试验方法，包括供风装置
(1)、钻孔试验台(2)、调速电机(3)、围压加载装置(4)、高速摄像仪(5)、钻孔堵塞段(6)，其特征在于:所述供风装置(I)通过进风胶管(13)与钻孔试验台(2)上的透明材质钻孔(24)入口连接，调速电机(3 )固定在钻孔试验台(2 )上，钻杆(25 )—端安装在调速电机(3 )上，通过透明材质钻孔(25 )内腔，钻杆(26 )另一端安装在钻孔试验台(2 )支撑架(21)上，高速摄像仪(5)安装在钻孔试验台(2)的一侧。供风装置(I)由空气压缩机(11)、控制开关(12)、进风胶管(13)、压力表(14)组成。钻孔试验台(2)由支撑架(21)、进渣箱(22)、进渣口开关
(23)、箱体(24)、透明材质钻孔(25)、钻杆(26)、出渣箱(27)、试验台支架(28)、升降调节器
(29)组成。围压加载装置(4)由供压泵(41)、高压胶管(42)、供压泵调压开关(43)、堵塞段压力表(44)、钻孔围压加载环(45)组成。
[0018]一种模拟钻孔堵塞段疏通试验系统及其试验方法，试验方法包括以下步骤:
①将制作好的钻孔堵塞段(6)安装在钻孔试验台(2)上的钻孔围压加载环(45)内；
②给钻孔堵塞段(6)施加压力，启动供压泵(41)，观测压力表，调整压力到试验设定值；
③在钻孔堵塞段(6)末端架设高速摄像仪(5)，用于观测记录钻孔堵塞段(6)疏通时的运动特征；
④连接供风装置，启动空气压缩机，逐渐增大压力，记录钻孔堵塞段(6)疏通时的压力值。
【主权项】
1.一种模拟钻孔堵塞段疏通试验系统，包括供风装置、钻孔试验台、调速电机、围压加载装置、高速摄像仪、钻孔堵塞段，其特征在于:所述供风装置通过进风胶管与钻孔试验台上的透明材质钻孔入口连接，调速电机固定在钻孔试验台上，钻杆一端安装在调速电机上，通过透明材质钻孔内腔，钻杆另一端安装在钻孔试验台支撑架上，高速摄像仪安装在钻孔试验台的一侧。
2.根据权利要求1所述的一种模拟钻孔堵塞段疏通试验系统，其特征在于:所述供风装置由空气压缩机、控制开关、进风胶管、压力表组成。
3.根据权利要求1所述的一种模拟钻孔堵塞段疏通试验系统，其特征在于:所述钻孔试验台由支撑架、进澄箱、进澄口开关、箱体、透明材质钻孔、钻杆、出澄箱、试验台支架、升降调节器组成。
4.根据权利要求1所述的一种模拟钻孔堵塞段疏通试验系统，其特征在于:所述围压加载装置由供压泵、高压胶管、供压泵调压开关、堵塞段压力表、钻孔围压加载环组成。
5.一种模拟钻孔堵塞段疏通试验系统及其试验方法，采用如权利要求1所述的一种模拟钻孔堵塞段疏通试验系统，其特征在于:包括以下步骤: ①将制作好的钻孔堵塞段安装在钻孔试验台上的钻孔围压加载环内； ②给钻孔堵塞段施加压力，启动供压泵，观测压力表，调整压力到试验设定值； ③在钻孔堵塞段末端架设高速摄像仪，用于观测记录钻孔堵塞段疏通时的运动特征； ④连接供风装置，启动空气压缩机，逐渐增大压力，记录钻孔堵塞段疏通时的压力值。
【专利摘要】本发明公开了一种模拟钻孔堵塞段疏通试验系统及其试验方法，包括供风装置、钻孔试验台、调速电机、围压加载装置、高速摄像仪、钻孔堵塞段，所述供风装置通过进风胶管与钻孔试验台上的透明材质钻孔入口连接，调速电机固定在钻孔试验台上，钻杆一端安装在调速电机上，通过透明材质钻孔内腔，钻杆另一端安装在钻孔试验台支撑架上，高速摄像仪安装在钻孔试验台的一侧。其试验方法：将制作好的钻孔堵塞段安装在钻孔试验台上的钻孔围压加载环内，通过围压加载装置给钻孔堵塞段施加压力，连接供风装置，开始钻孔堵塞段疏通试验。本发明设计新颖，可测试不同围压、不同堵塞段长度、不同类型钻杆、不同煤层倾角、不同钻杆旋转速度，钻孔堵塞段疏通压力的变化特征。
【IPC分类】G01N33-24
【公开号】CN104792968
【申请号】CN201510174700
【发明人】王永龙, 孙玉宁, 宋维宾, 王振锋, 王明中
【申请人】河南理工大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月14日