一種直接快速測定煤層鑽孔深度的裝置與方法與流程
2023-12-09 16:42:31 3
本發明涉及一種測定煤層鑽孔深度的裝置與方法，特別是關於一種能夠直接快速測定煤層鑽孔深度的裝置與方法。
背景技術：
眾所周知，抽採是瓦斯治理的根本性技術措施，而鑽孔抽採又是最為常用的煤層瓦斯預抽方法。
利用鑽孔抽採煤層瓦斯，就必須向預抽區域的煤層施工瓦斯抽採鑽孔；在現行的市場經濟條件下，施工人員的工資收入直接取決於其累計施工鑽孔的長度，並且，對於單個鑽孔來說，鑽孔深度越大，施工難度越大；因此，往往存在鑽孔施工人員虛報鑽孔深度的現象。
虛報鑽孔深度，必然導致鑽孔施工不到位，應該抽放的瓦斯沒有進行抽放，或者抽放不達標；當回採該區域的煤層時，就會出現瓦斯超限，甚至於發生煤與瓦斯突出或瓦斯爆炸事故。
目前，在測定煤層鑽孔深度方面，主要有如下工藝與方法：利用聲波反射法檢測鑽孔深度、輪式鑽孔深度測量儀及鑽孔深度測量方法、利用彈性波回波測距原理測量鑽杆長度並反推鑽孔深度、根據液壓鑽機推進油缸進程所用液壓油的總量來確定鑽孔的深度、採用磁感應測量鑽孔深度、利用拉繩式長度傳感器測定鑽孔深度和採用微震定位測定瓦斯抽放鑽孔深度等。
上述方法對測量煤層鑽孔深度，起到了重要作用；但是，也或多或少的存在一些局限性，如經濟成本性問題、測量精度與準確性問題和測定結果的直觀性與操作的簡便性問題等。
為進一步豐富煤層鑽孔深度的測定方法，提高煤層鑽孔深度測定工作的簡便性與經濟性和測定結果的準確性與直觀性，有效防止由於瓦斯抽放鑽孔施工不到位所引起的事故，有必要對測定煤層鑽孔深度的新方法進行探索。
技術實現要素：
本發明所要解決的主要技術問題是提供一種能夠直接快速測定煤層鑽孔深度的裝置與方法。
本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是：一種能夠直接快速測定煤層鑽孔深度的裝置，包括移動裝置，使移動裝置產生前進力的翼部，向翼部施加力使翼部打開或閉合的動力系統，其中動力系統包括高壓氣罐和可氣化固體顆粒，高壓氣體產生的壓力遠高於固體顆粒氣化產生的壓力；所述移動裝置為一個空心結構，兩端設有圓錐狀端頭；所述翼部由多片葉片組成，葉片均布在移動裝置的外部，其一端與移動裝置的中、後部鉸接，另一端向移動裝置的後端沿伸，能夠相對於移動裝置作徑向打開和閉合運動；所述移動裝置的腔體中部設有隔板，將移動裝置內部分隔成兩個相對封閉的空間；其中，後部空間通過膠管與高壓氣罐連接，前部空間內盛裝有可氣化固體顆粒，兩個空間的壁上均周向設置有多個排氣孔，排氣孔的排氣方向均向翼部的連接部位傾斜。
所述翼部的連接部位設置限制翼部打開角度的限位裝置。所述限位裝置為卡箍或者彈性部件，使翼部最大打開狀態下，外緣的直徑小於鑽孔內徑。
所述膠管上設置刻度。
所膠管纏繞於一電纜轉筒上，轉筒的兩端設置限位盤面，其中一個限位盤面上連接手把。
所述電纜轉筒還可以設置為另一種結構，包括一個固定轉筒和一個活動轉筒，活動轉筒套裝在固定轉筒的外部，其中一個限位盤面與固定轉筒連接；另一個限位盤面與活動轉筒連接，並設有轉動手把。這種設計提高了電纜轉筒的適用性。
所述移動裝置為中間粗兩頭細的紡錘狀。
一種利用直接快速測定煤層鑽孔濃度的裝置進行鑽孔濃度測量的方法：
步驟1）將移動裝置放入待測煤層鑽孔，並預先放置好可氣化固體顆粒；
步驟2）開啟高壓氣罐，高壓氣體經過膠管進入移動裝置的後端腔體，並經後部腔體上的排氣孔噴出，打開附著在移動裝置周圍的葉片形成翼部，並通過對葉片施壓推動移動裝置快速向鑽孔深部移動，此時，膠管在移動裝置的帶動下，也跟著移動，並且電纜轉筒旋轉，釋放出更長的膠管；
步驟3）當移動裝置到達煤層鑽孔底端時，無法繼續移動，此時，讀取孔口位置的膠管長度，在加上移動裝置自身的長度，即為該煤層鑽孔的深度；
步驟4）測量結束後，關閉高壓氣罐，葉片在移動裝置前端可氣化固體顆粒升華所產生的氣體壓力作用下閉合，此時，旋轉把手，採用電纜轉筒纏繞膠管，將移動裝置拔出，以備下次測量。
本發明的有益效果是：本發明可為企業提供一種能夠直接快速測定煤層鑽孔深度的裝置與方法，該裝置以高壓氣體為動力，通過膠管將高壓氣體傳遞給附著在移動裝置周圍的葉片，並推動移動裝置快速進入煤層鑽孔底端，最終通過進入鑽孔的膠管長度和移動裝置的自身長度來確定鑽孔深度；測定工藝較為簡單，測定工作耗時量少，可快速得出結果，由於是直接測量，因而結果的可靠性比較高。
本發明在移動裝置的周圍安設葉片，在其內部安設隔板，前端放置可氣化固體顆粒，後端接可通高壓氣體的膠管，且高壓氣體的壓力要遠高於固體顆粒氣化產生的壓力，前端出氣孔向後開口，後端出氣孔向前開口；上述設計，可確保充入高壓氣體時，葉片張開，推動移動裝置快速向前移動，關閉高壓氣體時，葉片合攏，與移動裝置形成一體且外表光滑，向後移動時不會產生額外的阻力，便於快速拔出鑽孔。
附圖說明
附圖1為一種能夠直接快速測定煤層鑽孔深度的裝置的結構示意圖。
附圖2為移動裝置的放大示意圖。
圖中標記如下：高壓氣罐1、膠管2、閥門3、電纜轉筒4、把手5、移動裝置6、葉片7、分隔板8和可氣化固體顆粒9。
具體實施方式
如附圖1所示，一種能夠直接快速測定煤層鑽孔深度的裝置，它包括1個高壓氣罐1、1根膠管2、1個電纜轉筒4、1個移動裝置6、1組葉片7、1個分隔板8和一些可氣化固體顆粒9。
將分隔板8放置於移動裝置6的內部，採用強力膠與移動裝置6粘結在一起；可氣化固體顆粒9放置於移動裝置6的前端腔體中。
葉片7放置於移動裝置6的外圍中後部，採用合頁聯接，並在合頁上加設一道卡箍，可防止葉片的張開角度過大。也可以用鉸鏈連接，在連接處設置彈簧或彈片等彈性限位部件，防止葉片張開角度過大。
膠管2與移動裝置6和高壓氣罐1之間採用螺紋聯接，並直接纏繞在電纜轉筒4上。閥門3安設在膠管2上，兩頭均採用螺紋聯接；
把手5與電纜轉筒4相連，採用電焊聯接。使用時，電纜轉筒4可轉動的安裝於某一處，旋轉把手5時，電纜轉筒4的筒帶動膠管2一起旋轉，但是，整體結構不會移動。
本發明的一個實施例如下：
高壓氣罐1為一個氮氣瓶，直徑219mm，氣瓶總高1450mm，容積40L；膠管2的製作材料為橡膠，外徑10mm，壁厚2mm，長約100m。
閥門3為手動截止閥；電纜轉筒4為移動式電纜盤；把手5為一個鋼管，外徑10mm，壁厚2mm，長約100mm。
移動裝置6的製作材料為抗靜電硬質塑料，殼厚2mm，長200mm，中部最粗處直徑40mm；移動裝置6的中部鑿有孔，共7圈，每圈12個，每個小孔直徑為1mm，前半部分的孔開口方向向後，後半部分的孔開口方向向前；從這兩部分小孔出來的氣體分別從前後兩個方向給安裝在移動裝置6周圍的葉片7施加力的作用；葉片7共4組，在移動裝置6周圍包裹一圈，製作材料為抗靜電硬質塑料，殼厚2mm，長100mm。
分隔板8的製作材料為抗靜電硬質塑料，直徑36mm，厚4mm；可氣化固體顆粒9為乾冰（固態二氧化碳），體積充滿移動裝置6的前端。
本發明的工作過程如下：
將分隔板8放置於移動裝置6的內部，採用強力膠與移動裝置6粘結在一起；將可氣化固體顆粒9放置在移動裝置6的前端腔體中；安設葉片7，並用卡箍包裹移動裝置6的中部。
讓膠管2在電纜轉筒4上預先盤好，採用膠管2分別聯接好移動裝置6和高壓氣罐1，並安設好閥門3；將移動裝置6放置在待測煤層鑽孔，做好一切準備工作。
打開閥門3，高壓氣體經膠管2進入移動裝置6的後端，再通過移動裝置6上預留的小孔到達殼體外面，衝開葉片7，並通過葉片7將力傳遞給移動裝置6，使得移動裝置6和葉片7一起帶著膠管2迅速向前移動；膠管2帶動電纜轉筒4轉動，增加未纏繞的膠管2的長度。
待膠管2不再移動時，記錄煤層鑽孔入口處的膠管2長度，再加上移動裝置6的長度，即為該煤層鑽孔深度。
關閉閥門3，停止向膠管2輸入高壓氣體；此時，可氣化固體顆粒9的蒸氣通過移動裝置6上預留的孔反向壓迫葉片7，葉片7收攏, 便於通過膠管2將其拔出；旋轉把手5，帶動電纜轉筒4轉動，通過它轉纏膠管2，並通過膠管2帶動移動裝置6向後移動，直至將其拔出。