一种本煤层瓦斯预抽长钻孔负压衰减测试装置的制作方法

本发明属于煤矿开采领域，具体涉及一种本煤层瓦斯预抽长钻孔负压衰减测试装置。

背景技术：

在我国煤矿开采中，瓦斯是危害矿井安全生产的主要因素之一，因此瓦斯的防治十分必要，而瓦斯抽采是防治煤矿瓦斯灾害事故的根本措施。近年来，随着施工工艺和装备的改进，瓦斯抽采钻孔长度越来越长，长钻孔在瓦斯抽采中有独特优势，增加抽采钻孔在煤层中的长度，对提高瓦斯抽采量效果显著。但是在长钻孔瓦斯抽采中，孔内的负压衰减也比较严重，造成抽采效果很差，甚至会出现无效孔长；同时，由于钻孔内负压沿孔长方向上的衰减会导致抽采效果的不均衡性，进而会造成煤体整体消突而局部未消突的现象，给矿井的安全生产带来隐患。

对于目前的长钻孔瓦斯抽采，单纯的测孔口负压已无法满足要求，而已有的测长钻孔内负压情况主要采用束管测试法，束管测试法若在一个钻孔内放置束管过多则容易造成孔内局部阻力过高，瓦斯抽采和抽采负压数据受到影响；若在多个孔放置束管则安装麻烦，工作量大，且所测数据不在同一个孔内，误差较大。因此，针对长钻孔瓦斯抽采，发明一种能方便准确地测试孔内不同深度负压的装置很有必要。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种本煤层瓦斯预抽长钻孔负压衰减测试装置,可以在长钻孔瓦斯抽采过程中测得不同深度的负压情况，且操作简单，精确度高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种本煤层瓦斯预抽长钻孔负压衰减测试装置，包括瓦斯抽采管路、负压测试管路和电磁阀控制线路；其中负压测试管路和电磁阀控制线路布置在瓦斯抽采管路的钻孔中，在靠近孔口处，负压测试管路和电磁阀控制线路位于抽采管与钻孔璧的间隙中，此段用封孔材料封孔，在靠近孔底处，负压测试管路末端固定在卡紧装置上。

所述负压测试管路由压差计、导气管及微型防爆电磁阀组成；压差计位于钻孔的孔口外，导气管呈伸展状态位于钻孔中，且每隔一定距离设支路导气管，每个支路导气管上和每两个支路导气管之间布置电磁阀。

所述负压测试管路中的微型防爆电磁阀，在每个支路导气管上的电磁阀种类为常闭型，在每两个支路导气管之间的电磁阀种类为常开型。

所述电磁阀控制线路主要由控制器、继电器及微型防爆电磁阀组成，一个支路导气管上的阀以及该支路导气管与后一个支路导气管之间的阀设为一组，由同一个继电器控制(孔最深处的支路导气管上的阀单独由一个继电器控制)。

本发明产生的有益效果是：本发明的一种本煤层瓦斯预抽长钻孔负压衰减测试装置，可以在长钻孔瓦斯抽采过程中，通过控制钻孔外的手动开关使相应电磁阀组动作，打开钻孔内不同深度的测压管路，从而测得钻孔内不同深度的负压情况。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的负压测试管路图。

图3为本发明的电磁阀控制示意图。

图4、图5、图6和图7为本发明的安装流程图。

图中：1-煤层，2-封孔材料，3-抽采管，4-负压测试管路，401-导气管，402-压差计，403-支路导气管，5-微型防爆电磁阀，501-微型防爆电磁阀/常闭型，502-微型防爆电磁阀/常开型，6-卡紧装置，7-钻杆，8-开闭式钻头。

具体实施方式

如图1所示，负压测试管路4布置在瓦斯抽采管路的钻孔中，管路上安装有电磁阀5；整个管路在靠近孔底处连接卡紧装置6，在靠近孔口附近位于抽采管3与煤层1的间隙中，此段用封孔材料2封孔。

所述的卡紧装置6四周装有弹簧控制的“爪型结构”，该“爪型结构”正常状态下呈张开型，将其爪朝孔外张开的方向放进钻杆7，推至钻孔底时张开的爪会卡紧钻孔璧，起到固定作用。

如图2所示，所述负压测试管路4由导气管401、压差计402、支路导气管403、微型防爆电磁阀/常闭型501和微型防爆电磁阀/常开型502组成；其中在钻孔外端的导气管401上安装压差计402，且封孔段至孔底内部的导气管401上，每间隔一定距离开设支路导气管402，由内到外依次设为x1,x2,x3...。在每个支路导气管401上设置微型防爆电磁阀/常闭型501，设为a，在每两个支路导气管401之间设置微型防爆电磁阀/常开型502，设为b。

所述的微型防爆电磁阀/常闭型501和微型防爆电磁阀/常开型502都是二位二通阀，在负压测试管路4中起到开关作用，连通孔口到孔内不同深度的位置从而测得负压情况。

如图3所示为电磁阀控制示意图，所述的电磁阀控制线路采用矿用聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套通信电缆，与负压测试管路4捆绑布置在钻孔中。

所述的电磁阀控制线路，将一个支路导气管403上的电磁阀a以及该支路导气管与后一个支路导气管之间的电磁阀b设为一组，即x1-a和x1-b、x2-a和x2-b等分别设为一组阀，孔最深处的支路导气管上的阀a单独由一个继电器控制。

所述的电磁阀控制线路，每个手动开关控制相应的继电器。因此，设孔口处位置为x0，测x0-x1处压差时，闭合手动开关1，此时x1-a阀打开，x1-b阀闭合，即压差表测得数据为x0-x1压差，读数完毕将手动开关1断开；测x0-x2处压差时，闭合手动开关2，此时x2-a阀打开，x2-b阀闭合，而前方x1-a阀关闭，x1-b阀打开，x0-x2为通路即压差表测得数据为x0-x2压差，读数完毕将手动开关2断开；依次进行如上操作，即可分别测得孔内每一个监测点的负压数据。

如图4所示为本装置安装流程的第一步，首先进行钻孔作业，并清洗钻杆7内积水和煤渣，直至孔内不再反出钻屑。

如图5所示为本装置安装流程的第二步，将提前设好支路导气管403的负压测试管路4拉直，并将电磁阀控制线路与之绑紧；导气管401的最末端与孔底卡紧装置6连接后，放入钻杆7中缓慢平稳推送，使导气管401尽可能伸展以保证各支路导气管403所处深度的准确性。

如图6所示为本装置安装流程的第三步，打开钻头8横梁，将卡紧装置6推至孔底，确定与导气管401连接的卡紧装置6在孔内锚固稳定后，开始拆卸钻杆7。

如图7所示为本装置安装流程的第四步，在孔口中间插入抽采管3，最后进行封孔。

所述的孔内测试位置x1、x2...x5为本发明设定测点，具体实施时可根据现场需要进行适当调整。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种本煤层瓦斯预抽长钻孔负压衰减测试装置，该装置包括瓦斯抽采管路、负压测试管路和电磁阀控制线路；本发明在瓦斯抽采管路的钻孔中布置负压测试管路和电磁阀控制线路，通过手动开关控制电磁阀的动作分别打开负压测试管路上相应的支路导气管，在压差计可观测得钻孔内不同深度的位置与孔口处的压差示数，得到整个钻孔内负压衰减情况，从而对瓦斯抽采效果进行更准确的分析。

技术研发人员：周爱桃;胡嘉英
受保护的技术使用者：中国矿业大学（北京）
技术研发日：2018.10.16
技术公布日：2019.01.08