[实用新型]一种监测煤体钻孔变形-温度-瓦斯流量的装置

说明书

本实用新型公开了一种监测煤体钻孔变形‑温度‑瓦斯流量的装置，该装置包括钻孔应力传感器，温度传感器，环向应变仪，装置承载结构，矿用瓦斯流量传感器，注浆封孔器，环向变形感应气囊，注浆管，瓦斯流动管道，气囊加压管，装置底盘，矿用封孔器，温度‑应力‑流量多功能采集仪，气囊加压泵；所述各类传感器通过导线与外部采集仪相连接，测量各参数变化；所述装置承载架构，感应气囊等结构需在外部组装后推进预制钻孔；待注浆完成后，测试各个传感器正常工作无误后，采用煤矿专用封孔器进行封孔；本实用新型可得到煤体在采动应力影响下温度、应力、变形和瓦斯流动规律，为指导煤矿安全高效开采提供技术支持。

技术领域

本实用新型涉及一种原位监测实验装置，特别是涉及一种用于监测煤体钻孔变形-温度-瓦斯流量的实验装置。

背景技术

深部煤炭开采已经成为常态，而深部“三高”环境及强扰动和强时效的条件使得矿山灾害频发，因此深部煤与瓦斯共采理论和技术成为能源行业一项重大研究热点。准确获取煤体变形、瓦斯压力、瓦斯流量和煤层内部温度等现场数据，不仅可以反映煤矿开采过程中瓦斯流动和煤体变形的规律，而且可以为建立煤与瓦斯共采理论和技术提供重要的实践依据和理论基础。目前研究瓦斯在煤体中流动规律主要以多场耦合理论模型分析和实验室实验为主，由于存在跨尺度问题，获得的理论结果、实验数据和定量规律，难以推广至现场工业应用。而煤矿现场通过钻孔抽采瓦斯，主要监测整个煤层中所有钻孔的瓦斯抽采量，这些数据并不利于瓦斯渗流理论的建立。并且煤矿瓦斯流动规律研究多以抽采钻孔监测为主，而对于采动引起的应力、变形和煤层温度的监测少之又少，一方面是现场监测条件的限制，另一方面是有效的监测装置的缺失。目前较多的研究将煤层瓦斯流动问题置于多场耦合背景下，并提出了较多的理论模型，但多场耦合条件下的原位监测方法及技术鲜有涉猎，然而煤体变形、温度及瓦斯流量变化规律的研究是煤与瓦斯共采理论不可或缺的一部分，因此煤体钻孔变形-温度-瓦斯流量监测显得尤为重要，同时对推进煤矿安全高效开采具有重要的实践意义。

实用新型内容

为监测采动影响下煤体钻孔变形-温度-瓦斯流量，本实用新型设计了一种监测煤体钻孔变形-温度 -瓦斯流量的装置，通过该实用新型对煤体变形、温度以及瓦斯流动进行实时监测。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种监测煤体钻孔变形-温度-瓦斯流量的装置，包括钻孔应力传感器，温度传感器，环向应变仪，装置承载结构，矿用瓦斯流量传感器，注浆封孔器，环向变形感应气囊，注浆管，瓦斯流动管道，气囊加压管，装置底盘，矿用封孔器，温度-应力-流量多功能采集仪，气囊加压泵。

所述钻孔应力传感器、温度传感器、环向应变仪、矿用瓦斯流量传感器均为矿用专业传感器，用导线连接外部温度-应力-流量多功能采集仪，分别采集钻孔内部应力、温度、环向变形和瓦斯流量数据。

所述装置承载结构包括PVC管、环向应变仪卡槽；PVC管外径40～50mm，内径为30～40mm，每根长3～5m，在左端部有放置环向应变仪的卡槽，卡槽尺寸与环向应变仪轴向尺寸相对应，卡槽在径向上尺寸略大于环向应变仪尺寸，使环向应变仪能卡入卡槽中。PVC管右端与装置底盘连接，底盘的径向尺寸大于PVC管外径，接近钻孔直径。其中，卡槽与PVC管连接处分布定量的小孔，以便瓦斯流量的采集。

所述注浆封孔器和注浆管是将应力与温度传感器固定在钻孔内的必备工具，注浆管由每根2m长的四分管相连接构成，内径为11.5mm，外径为12.7mm。注浆封孔器为矿用专业注浆封孔塞，尺寸与钻孔直径相等。

所述的瓦斯流动管道由每根2m长的四分管相连接构成，内径为11.5mm，外径为12.7mm，其中四分管分布有一定数量的圆形孔，圆形孔的直径为2mm。

所述环向变形感应气囊为圆柱形，长度为80～120mm，最大膨胀外径不大于60mm，内部通过气囊加压管和加压泵进行充气膨胀。气囊的强度小于PVC管的强度，且具有一定的柔韧度，能够满足瓦斯钻孔在走向方向上产生较小曲折变化。