[实用新型]煤层瓦斯抽采钻孔稳定性测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种测定在煤层中施工的瓦斯抽采钻孔稳定性的装置及方法，特别是一种煤层瓦斯抽采钻孔稳定性测试装置。

背景技术

我国煤炭资源丰富，分布地域广阔，但煤层赋存条件差异大，含瓦斯煤层多，瓦斯储量大，同时，我国90 %以上的矿井为井工开采，高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井占矿井总数的50 %以上。因此，在煤炭开采过程中，常常伴随着大量瓦斯的涌出。特别是随着煤炭生产的高效集约化和矿井开采深度的增加，瓦斯涌出量越来越大，煤与瓦斯突出和瓦斯爆炸的威胁也越来越严重。瓦斯灾害已成为制约我国煤矿安全、高效生产的最重要因素。

解决高瓦斯煤层开采过程中瓦斯涌出问题的主要措施是瓦斯抽采，加强瓦斯抽采、实现“先抽后采”已被确立为瓦斯治理的治本之策。然而，我国煤层的构造复杂且多强烈变形，许多高瓦斯煤层又均属于低透气性软煤层，这就要求瓦斯抽采具有足够的抽采时间，即抽采钻孔具有足够的稳定性及有效使用期限，然而煤层尤其是软煤层由于流变性较强，造成钻孔成型后在较短时间内（有时可能仅几个小时）即被压实而失去抽采功能。

目前，传统的评价钻孔稳定性（有效使用寿命）的方法主要通过该钻孔的瓦斯抽采参数（包括瓦斯浓度、流量、纯量等）实现，然而，瓦斯抽采参数受封孔质量、串孔、数据采集等多种因素的影响，造成当一个钻孔的抽采参数不甚理想时，无法有效判断是哪个或哪几个环节出现了问题，不能确定钻孔是否完全失效。

实用新型内容

技术问题：本实用新型的目的是针对煤矿瓦斯抽采中存在的实际问题，提供一种低成本、操作简单的煤层瓦斯抽采钻孔稳定性测试装置。

技术方案：本实用新型的煤层瓦斯抽采钻孔稳定性测试装置，包括压力传感器、导向杆、压力数据采集仪和加压泵；压力传感器与导向杆连接，导向杆通过导管道与压力数据采集仪、阀门和加压泵顺序连接。

所述的压力传感器包括压力感应胶囊和连接在一侧的进液口。

所述的导向杆包括PVC管、卡槽和PVC管两端的快速接头；PVC管构成主管道网络，在主管道上围成有卡槽，在主管道上连接有快速接头；

所述的压力感应胶囊为圆柱形，长度为80~120 mm，最大膨胀外径不大于60 mm，内部充入气体或者液体2种感应介质；

所述的PVC管外径为40~50 mm，内径为30~40 mm，每根长3~5 m，正中部有放置压力感应胶囊的卡槽，卡槽尺寸与压力感应胶囊尺寸相对应，卡槽的轴向上尺寸略大于压力感应胶囊的尺寸，使压力感应胶囊能卡入卡槽中，径向上不约束压力感应胶囊的膨胀；所述的PVC管强度大于感应胶囊的强度，且具有一定的柔韧度，能够满足瓦斯钻孔在走向方向上的较小曲折变化，同时，PVC管两端安装快速接头便于多根PVC管间的连接；

所述的压力数据采集仪有4个通道，即可以同时采集4个传感器的数据，采集的数据可通过USB数据存储器实时存储数据，也可通过标准信号输出接口与已有的KJ煤矿安全监测系统分站连接，将数据实时传输到地面。

有益成果：由于采用了上述技术方案，通过瓦斯抽采钻孔内部布置的压力传感器测定附近煤体压力的变化情况，可直接反应传感器附近钻孔的收缩量、移近量，从而判定在该位置钻孔是否出现塌孔现象；在钻孔走向上每隔一段距离即布置上述压力传感器，可以根据各传感器的压力信息综合判定钻孔是否失效，从而避免了之前通过瓦斯抽采参数间接反映钻孔的稳定性。

所述对压力感应胶囊加压的压力为0.3~0.5 MPa。当压力感应胶囊对应的传感器读数上升40 %以上或者为零（说明此处煤体在外力作用下将胶囊压爆）时，说明压力感应胶囊对应位置出现塌孔；当80 %以上感应胶囊对应的传感器读数上升40 %以上时，说明该钻孔完全失效。

其优点在于：

（1）通过多点应力监测直接测试、评估瓦斯抽采钻孔的稳定性（即有效使用寿命），比其它间接测试方法相比更加准确，进而能更加有效的指导相似煤层及瓦斯赋存条件下的瓦斯抽采实践；

（2）数据采集仪采用4通道，节约了采集仪个数，降低了装置的制造成本；

（3）数据采集仪可以同时通过USB接口实时存储数据和通过标准信号输出接口与KJ煤矿安全监测系统相连，使工作人员能够在井上即可监测钻孔稳定性，当数据传输过程出现故障时，可以调用USB实施存储的数据，不至出现监测盲区；

（4）结构简单，制造成本低，操作方便，可靠性高。

附图说明

图1是本实用新型煤层瓦斯抽采钻孔稳定性实时测试装置的结构图。