一种井下钻孔内沿程温度红外测试装置及方法与流程

本发明涉及一种井下钻孔内沿程温度红外测试装置及方法，属于煤岩动力灾害防治领域，具体涉及一种井下钻孔内沿程温度红外测试装置及方法。

背景技术：

煤岩动力灾害是我国煤矿生产中最严重的灾害之一。近年来，国内外学者对矿井煤岩动力灾害进行了大量的实验研究和现场分析，提出了大量的预测指标预防煤岩动力灾害，目前最主要的方法是钻屑量指标法s。钻屑量指标的大小由打钻地点的瓦斯含量、地应力状况以及煤的结构破坏程度决定，钻屑量指标的大小综合地反映了影响突出发生的3个主要因素，单位孔长的钻屑量愈大，则发生突出的危险性愈大。大量现场实践表明，当钻孔中存在裂隙时，会有大量的瓦斯释放出来，由于节流效应和煤解吸瓦斯过程中放热，钻孔内有裂隙的地方会伴随着温度变化，可以通过测试钻孔内温度场判断裂隙的位置和数量。钻屑量预测突出受钻机人员操作水平、钻进速度、钻屑量收集等因素的影响，且不能判断钻孔内裂隙的状况。因此，设计一种井下钻孔内沿程温度红外测试装置，提出测试井下钻孔内沿程裂隙的方法，为井下预测煤岩动力灾害提供一种新的思路。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种井下钻孔内沿程温度红外测试装置及方法，其测量精度高、使用方便、尺寸较小，可以通过测试温度场的变化判断钻孔内沿程裂隙的位置和数量，从而预测突出危险性，为井下煤岩动力灾害的预测提供一种新思路。

为了实现以上目的，测试井下钻孔内沿程裂隙的位置与数量，本发明采用如下技术方案：一种井下钻孔内沿程温度红外测试装置包括支撑装置、红外测试装置、数据处理装置。

上述的支撑装置主要由碳纤维管、滚轮组成。碳纤维管是由40t碳布材料制成，经卷压、塑化和打磨处理成长为1m，内径为10mm、外径为20mm的长管状，碳纤维管两端有长30mm的公母螺纹，可根据实际长度需要进行衔接。在第一个碳纤维管距两端100mm的位置的四个对称面上安装8个滚轮，滚轮为聚氨酯万向脚轮，用螺纹钉子固定在第一个碳纤维管上，8个滚轮的外切圆与钻孔的直径相同，使得第一个碳纤维管在钻孔推进过程中保持在钻孔中心位置。

上述的红外测试装置由小型红外测试仪、测试仪电源延长线、保护罩组成。所述小型红外测试仪安装在第一个碳纤维管顶端，在小型红外测试仪外侧安装保护罩，所述保护罩外观采用流线型设计，便于装置前端在孔中的推进。测试仪电源延长线由碳纤维管内部穿出。

上述的数据处理装置由信号处理器、信号显示器、信号传输线组成；信号传输线在碳纤维管内部穿出，连接信号处理器、信号显示器，所述信号处理器通过自带的usb接口接收小型红外测试仪发送过来的数据，所述信号显示器通过spi接口将信号处理器发出的信号进行显示。

同时，本发明还公开了一种步骤简单、设计合理且实现方便、检测准确性高、使用效果好的钻孔内沿程温度红外测试方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、根据测试要求，打好钻孔，清理钻孔，防止钻进碎屑堵塞；

步骤二、根据实际钻孔的长度选择相应长度的数个碳纤维管，衔接好碳纤维管，将电源延长线和信号线在碳纤维管内部穿出；

步骤三、将小型红外测试仪安装在第一个碳纤维管上，在小型红外测试仪外侧安装保护罩；

步骤四、信号传输线连接信号处理器和信号显示器，将测试仪电源延长线通电；

步骤五、以一定的速度将碳纤维管缓慢推入钻孔里，第一个碳纤维管上的滚轮保证小型红外测试仪在钻孔的中心位置；

步骤六、小型红外测试仪测得数据通过信号传输线至信号处理器，经处理的信号通过信号显示器显示出钻孔内温度场的变化情况，通过分析温度场判断钻孔内裂隙情况。

附图说明

图1为碳纤维杆推入钻孔内示意图；

图2为第一个碳纤维管和小型红外测试仪连接示意图；

图3为第一个碳纤维管和小型红外测试仪连接截面图；

图中1-钻孔、2-碳纤维管、3-滚轮、4-小型红外测试仪、5-保护罩、6-测试仪电源延长线、7-信号传输线、8-信号处理器、9-信号显示器、10-电源。

具体实施方式

以下结合附图和实施案例对本发明做进一步说明。

一种井下钻孔内沿程温度红外测试装置，包括支撑装置、红外测试装置、数据处理装置几部分组成。

其中，支撑装置主要由碳纤维管2、滚轮3组成。碳纤维管2是由40t碳布材料制成，经卷压、塑化和打磨处理的长1m，内径为10mm、外径为20mm的长管状，碳纤维管2两端有长30mm的公母螺纹，可根据实际长度需要进行衔接；第一个碳纤维管2距离两端100mm的位置的四个对称面上安装8个滚轮3，8个滚轮3的外切圆为钻孔1的直径，滚轮为聚氨酯万向脚轮，用螺纹钉子固定在第一个碳纤维管上。红外测试装置由小型红外测试仪4、保护罩5、测试仪电源延长线6组成；小型红外测试仪安装在第一个碳纤维管2，在小型红外测试仪4外侧安装保护罩5，测试仪电源延长线6在碳纤维管2内部穿出。数据处理装置由信号传输线7、信号处理器8、信号显示器9组成；信号传输线7在碳纤维管2内部穿出，连接信号处理器7、信号显示器8。

所述保护罩5外观采用流线型设计，便于装置前端在钻孔1中的推进。

所述信号处理器通过自带的usb接口接收小型红外测试仪发送过来的数据，所述信号显示器通过spi接口将信号处理器发出的信号进行显示。

本实施案例中，打长为42的测试孔预测煤岩动力灾害。

同时，本发明公开了一种井下钻孔内沿程温度红外测试方法，包括以下步骤：

步骤一、根据测试要求，打长为42m的钻孔1，清理钻孔1，防止钻进碎屑堵塞；

步骤二、根据实际钻孔1的长度选择45个长为1m的碳纤维管2，衔接好碳纤维管2，将电源延长线6和信号传输线7在碳纤维管2内部穿出；

步骤三、将小型红外测试仪4安装在第一个碳纤维管顶端，在小型红外测试仪4外侧安装保护罩5；

步骤四、信号传输线7连接信号处理器8和信号显示器9，测试仪电源延长线6连接电源10；

步骤五、以一定的速度将碳纤维管2缓慢推入钻孔1里，第一个碳纤维管2上的滚轮3保证小型红外测试仪4在钻孔1的中心位置；

步骤六、小型红外测试仪4测得数据通过信号传输线7至信号处理器8，经处理的信号通过信号显示器8显示出钻孔内温度场的变化情况，通过分析温度场判断钻孔内裂隙情况，为井下预测煤岩动力灾害提供一种新的思路。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种井下钻孔内沿程温度红外测试装置及方法，由碳纤维管、滚轮、小型红外测试仪、测试仪电源延长线、保护罩、信号处理器、信号显示器、信号传输线组成。第一个碳纤维管两端安装滚轮，顶端安装小型红外测试仪，外侧安装保护罩，电源延长线和信号传输线在碳纤维管内部穿出，信号传输线连接信号处理器、信号显示器。以一定的速度将碳纤维管缓慢推入钻孔，小型红外测试仪测得数据通过信号传输线至信号处理器，经处理的信号通过信号显示器显示，反映出钻孔内温度场的变化情况，通过分析温度场判断钻孔内裂隙情况。本发明设计简单，可以测试井下钻孔内沿程裂隙，为井下预测煤岩动力灾害提供一种新的思路。

技术研发人员：解北京;严正
受保护的技术使用者：中国矿业大学（北京）
技术研发日：2019.02.25
技术公布日：2019.04.26