一種用於覆巖導水裂隙帶監測系統的探測鑽進裝置的製作方法
2023-10-28 19:10:17
專利名稱：一種用於覆巖導水裂隙帶監測系統的探測鑽進裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種煤礦用於探測覆巖導水裂隙帶發育高度的設備，尤其涉及一種用於覆巖導水裂隙帶高度自動監測系統的雙進水探測鑽頭。
背景技術：
在煤礦中，尤其是裂隙帶發育較成熟的煤礦頂板中，常常需要使用注水測漏失量的方法來檢測頂板裂隙的大小，即通過專用設備向煤層頂板鑽孔，向鑽孔的某一區段內注 7jC，水通過裂隙向頂板中滲透，當注水達到飽和時，根據實際注水量，也就是漏失量，判斷頂板中裂隙的大小，從而得出裂隙的發育程度。目前的雙端封堵覆巖導水裂隙帶探測設備中，如CN01886543A，其探測頭杆為空心結構，進水管都設置在探測頭杆的內部，探測頭剛性差，無法設置在鑽機上使用，在工作時需要先使用鑽機鑽出探測孔，再手工向孔內下入探測頭。因此，其具體探測段的位置主要靠人工測量和記錄，在井下環境較惡劣的情況下，容易產生誤記或錯記，且當探測孔內壁有輕微塌陷時，靠手工可能無法插入探測頭，這時就需要重新鑽孔，不但費時費力，還需要重新尋找探測位置，極大的影響了覆巖導水裂隙帶的探測工作。
發明內容
為解決上述問題，本發明提出一種用於覆巖導水裂隙帶監測系統的探測鑽進裝置，包括鑽頭、鑽杆和連接柄；所述鑽頭通過第一連接器連接所述鑽杆，所述第一連接器上套置有前封堵膠囊；所述鑽杆通過第二連接器連接所述連接柄，所述第二連接器上套置有後封堵膠 ；所述前封堵膠囊和所述後封堵膠囊為空心結構，可通過注水膨脹，膨脹前的所述前封堵膠囊的直徑小於所述第一連接器的最大直徑，膨脹後的所述前封堵膠囊的直徑大於所述第一連接器的最大直徑；膨脹前的所述後封堵膠囊的直徑小於所述第二連接器的最大直徑，膨脹後的所述後封堵膠囊的直徑大於所述第二連接器的最大直徑；所述探測鑽進裝置還包括第一進水管和第二進水管，所述第一進水管沿所述鑽杆的軸向從所述第二連接器延伸至所述第一連接器，且其至少有一部分位於所述第一連接器和所述鑽杆之間、至少有一部分位於所述第二連接器和所述鑽杆之間，所述第一進水管在所述前封堵膠囊和所述後封堵膠囊的空心結構內部各有至少一個出水口 ；所述第二進水管至少有一部分位於所述前封堵膠囊和所述鑽杆之間，所述第二進水管在所述前封堵膠囊和所述後封堵膠囊之間具有至少一個出水口。優選所述前封堵膠囊和所述後封堵膠囊由彈性材料製成。優選所述前封堵膠囊和所述後封堵膠囊由橡膠材料製成。 優選所述前封堵膠囊和所述後封堵膠囊沿探測鑽進裝置軸向的長度大於其沿探測鑽進裝置徑向的長度。
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優選所述鑽杆和連接柄為實心結構。本發明的優點在於1、探測鑽進裝置直接安裝在鑽機上，使用鑽機將探測裝置送到目標位置，省時省力；2、使用鑽機自身的控制系統控制探測鑽進裝置的鑽進量，可控性好，數值精確，避免人工放置探測裝置容易產生的位置誤差；3、兩路進水，跑冒量少，漏失量記錄精確；進水管設置在鑽杆的外部，探測鑽機裝置整體可以是實心結構，適合在鑽機上使用。
附圖1為本發明所述探測鑽進裝置的結構示意圖。附圖標記如下1-鑽頭；2-鑽杆；3-連接柄；4-第一連接器；5-第二連接器；6_前封堵膠囊；7_後封堵膠囊；8-第一進水管；9-第二進水管；10-頂板；11-鑽孔。
具體實施例方式參見附圖1，一種用於覆巖導水裂隙帶監測系統的探測鑽進裝置，包括鑽頭、鑽杆和連接柄，鑽頭、鑽杆和連接柄均為實心結構，鑽頭通過第一連接器連接鑽杆，鑽杆通過第二連接器連接連接柄，其中鑽頭採用通用的煤層鑽頭即可，連接柄用於連接鑽機，鑽杆的直徑一般小與第一連接器和第二連接器的最小直徑，即將其旋入第一連接器和第二連接器。 第一連接器和第二連接器具有凸稜，在第一連接器上套置有前封堵膠囊，前封堵膠囊位於第一連接器的凸稜和鑽頭之間，在第二連接器上套置有後封堵膠囊，後封堵膠囊位於第二連接器的兩個凸稜之間，以此來定位兩個封堵膠囊。前封堵膠囊和後封堵膠囊都為空心結構，可通過注水膨脹，為保證在鑽進時膠囊不幹涉鑽孔壁，要求膨脹前的前封堵膠囊的直徑小於第一連接器的最大直徑，膨脹前的後封堵膠囊的直徑小於第二連接器的最大直徑，最大直徑也就是連接器各自凸稜處的直徑； 同時，為保證探測時封堵的可靠性，要求膨脹後的前封堵膠囊的直徑大於第一連接器的最大直徑，膨脹後的後封堵膠囊的直徑大於第二連接器的最大直徑，最大直徑也就是連接器各自凸稜處的直徑。為保證探測漏失量的數據可靠性，探測鑽進裝置採用雙進水結構，包括第一進水管和第二進水管兩組進水機構。第一進水管用於為封堵膠囊供水以使其膨脹，其從第二連接器和連接柄之間插入，插入可採用在第二連接器內壁預先設置凹槽等方式實現，沿鑽杆的軸向從第二連接器延伸至第一連接器，並進入第一連接器和鑽杆之間的部分，第一進水管通過第一連接器和第二連接器上的孔在前封堵膠囊和後封堵膠囊的空心結構內部各有至少一個出水口 ；第二進水管用於探測裂隙帶漏失量的供水，其同樣從第二連接器和連接柄之間插入，並沿著第二連接器延伸到第二連接器與鑽杆的連接端，這樣使其在前封堵膠囊和後封堵膠囊之間具有至少一個出水口。為保證封堵的效果，前封堵膠囊和後封堵膠囊沿探測鑽進裝置軸向的長度大於其
4沿探測鑽進裝置徑向的長度，即增加了有效封堵段的長度。封堵膠囊由由彈性材料製成，優選由橡膠材料製成。上述探測鑽進裝置的工作方法為確定需要進行裂隙帶監測的頂板位置和鑽進深度；通過連接柄將探測鑽進裝置安裝到鑽機上，啟動鑽機，從所確定的頂板位置處鑽進；鑽機控制系統監測探測鑽進裝置的鑽進量，當鑽進量達到所確定的鑽進深度時， 停止鑽進；將第一進水管的進水口連接到注水裝置，注水使膠囊膨脹，並保持水壓使膠囊保持膨脹狀態；將第二進水管的進水口連接到注水裝置，向兩膠囊之間的鑽孔位置處注水，通過流量傳感器記錄累積的注水量，通過壓力傳感器隨時監測注水水壓；當第二進水管中的水壓上升到其開始注水水壓的3-5倍時，停止注水，將記錄的累積的注水量作為漏失量；使膠囊中的水流出，然後將探測鑽進裝置從鑽孔中撤出。以上所述，僅為本發明專利較佳的具體實施方式
，但本發明專利的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明專利揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明專利的保護範圍之內。
權利要求
1.一種用於覆巖導水裂隙帶監測系統的探測鑽進裝置，其特徵在於包括鑽頭、鑽杆和連接柄；所述鑽頭通過第一連接器連接所述鑽杆，所述第一連接器上套置有前封堵膠囊；所述鑽杆通過第二連接器連接所述連接柄，所述第二連接器上套置有後封堵膠囊；所述前封堵膠囊和所述後封堵膠囊為空心結構，可通過注水膨脹，膨脹前的所述前封堵膠囊的直徑小於所述第一連接器的最大直徑，膨脹後的所述前封堵膠囊的直徑大於所述第一連接器的最大直徑；膨脹前的所述後封堵膠囊的直徑小於所述第二連接器的最大直徑，膨脹後的所述後封堵膠囊的直徑大於所述第二連接器的最大直徑；所述探測鑽進裝置還包括第一進水管和第二進水管，所述第一進水管沿所述鑽杆的軸向從所述第二連接器延伸至所述第一連接器，且其至少有一部分位於所述第一連接器和所述鑽杆之間、至少有一部分位於所述第二連接器和所述鑽杆之間，所述第一進水管在所述前封堵膠囊和所述後封堵膠囊的空心結構內部各有至少一個出水口 ；所述第二進水管至少有一部分位於所述前封堵膠囊和所述鑽杆之間，所述第二進水管在所述前封堵膠囊和所述後封堵膠囊之間具有至少一個出水口。
2.如權利要求1所述的探測鑽進裝置，其特徵在於所述前封堵膠囊和所述後封堵膠囊由彈性材料製成。
3.如權利要求2所述的探測鑽進裝置，其特徵在於所述前封堵膠囊和所述後封堵膠囊由橡膠材料製成。
4.如權利要求1所述的探測鑽進裝置，其特徵在於所述前封堵膠囊和所述後封堵膠囊沿探測鑽進裝置軸向的長度大於其沿探測鑽進裝置徑向的長度。
5.如權利要求1-4其中任一所述的探測鑽進裝置，其特徵在於所述鑽杆和連接柄為實心結構。
全文摘要
一種用於覆巖導水裂隙帶監測系統的探測鑽進裝置，包括鑽頭、鑽杆和連接柄；鑽頭通過第一連接器連接鑽杆，鑽杆通過第二連接器連接連接柄，連接器上套置有封堵膠囊，封堵膠囊為空心結構，可通過注水膨脹；還包括第一進水管和第二進水管，第一進水管沿鑽杆的軸向從第二連接器延伸至第一連接器，且其至少有一部分位於第一連接器和鑽杆之間並至少有一部分位於第二連接器和鑽杆之間，第一進水管在封堵膠囊的空心結構內部具有至少一個出水口；第二進水管至少有一部分位於封堵膠囊和鑽杆之間，第二進水管在封堵膠囊之間具有至少一個出水口。
文檔編號G01V1/40GK102445710SQ20111045758
公開日2012年5月9日 申請日期2011年12月31日 優先權日2011年12月31日
發明者劉進曉, 劉音, 史俊偉, 孫文斌, 尹立明, 常西坤, 張新國, 李楊楊, 江興元, 江寧, 郭惟嘉, 陳紹傑 申請人:山東科技大學