[发明专利]一种随钻温度监测及高温自动闭锁系统与方法

说明书

一种随钻温度监测及高温自动闭锁系统与方法，包括与钻杆(12)一侧连接的探测钻头，钻杆另一侧通过密封连接头连通高压水尾，温度传感器(2)安装在探测钻头一端的气水通道中且通过贯穿钻杆设置的测温线缆与温度微处理器连接，温度微处理器安装在钻杆的侧壁；在气水通道的侧壁上安装有挡圈(6)，转动传感器(4)安装在挡圈一侧的气水通道中并通过贯穿钻杆设置的控制线缆与闭锁控制微处理器连接，闭锁控制微处理器安装在钻杆的侧壁，闭锁杆(5)通过闭锁控制微处理器控制前后移动，且闭锁杆与挡圈相适配。本发明能够对探测钻头温度进行实时监测，有效降低井下打钻过程中的着火以及由着火引起的瓦斯爆炸事故，保障井下工作人员生命安全。

技术领域

本发明涉及煤矿井下打钻过程中的随钻温度监测及高温自动闭锁系统，具体是一种随钻温度监测及高温自动闭锁系统与方法，属于煤矿打钻技术领域。

背景技术

目前，我国煤矿井下打钻排渣方式普遍存在两个缺点：第一，存在瓦斯燃烧风险，打钻排渣主要依靠风的搬运作用，若配水量过大将增大煤粉自重使风失去输送能力，因此这种打钻方式不能大量配水，打钻过程中存在瓦斯燃烧隐患；众所周知，浓度大于1.4％的瓦斯、595℃以上的高温火源和浓度大于12％的氧气是瓦斯燃烧的三个条件；在打钻过程中，煤体的游离瓦斯不断解吸释放；钻头钻杆与煤体摩擦产生高温，静压风的输送使孔底处于有氧环境，因此打钻过程中始终满足瓦斯燃烧三要素里的两个要素，如若配水量较小钻头温度达到瓦斯燃点极易造成孔内着火事故。第二，钻孔内煤粉较多，在风力搬运煤粉的过程中，部分煤粉将会因重力作用沉积到钻孔下部，使钻孔内煤粉留存较多。我国煤矿井下瓦斯抽采钻孔主要依靠常规液压钻机施工，常规液压钻机以人工操作为主，现有条件无法观测到在钻进过程中钻头的温度变化情况，导致钻头使用寿命短、钻孔一氧化碳中毒及钻孔瓦斯燃烧等孔内事故频繁发生，严重威胁煤矿安全高效开采。

发明内容

本发明的目的是提供一种随钻温度监测及高温自动闭锁系统与方法，能够实现对探测钻头温度进行实时监测，有效降低井下打钻过程中的着火以及由着火引起的瓦斯爆炸事故，保障井下工作人员生命安全，实现煤矿安全高效生产。

为了实现上述目的，本发明提供一种随钻温度监测及高温自动闭锁系统，包括与钻杆一侧连接的探测钻头，钻杆另一侧通过密封连接头连通高压水尾，钻杆内部为中空结构的气水通道，温度传感器安装在探测钻头一端的气水通道中用来探测探测钻头的温度，且通过贯穿钻杆设置的测温线缆与温度微处理器连接，温度微处理器安装在钻杆的侧壁；在气水通道的侧壁上安装有挡圈，转动传感器安装在挡圈一侧的气水通道中并通过贯穿钻杆设置的控制线缆与闭锁控制微处理器连接，闭锁控制微处理器安装在钻杆的侧壁，闭锁杆通过闭锁控制微处理器控制前后移动，且闭锁杆与挡圈相适配。

为了能够满足不同孔深的需要，本发明的钻杆设置为至少一个，多个钻杆之间通过钻杆母头、钻杆公头适配连接；在每个钻杆内壁上均设置测温线缆、控制线缆，每条测温线缆的两端分别设置测温线缆插座母头、测温线缆插座公头，相邻钻杆之间的测温线缆通过测温线缆插座母头、测温线缆插座公头连接；每条控制线缆的两端分别设置控制线缆插座母头、控制线缆插座公头，相邻钻杆之间的控制线缆通过控制线缆插座母头、控制线缆插座公头连接。

为了提高测温线缆与测温线缆以及控制线缆与控制线缆之间连接的稳定性和可靠性，本发明的测温线缆插座母头、测温线缆插座公头、控制线缆插座母头、控制线缆插座公头均采用三股插接方式连接，且在测温线缆插座母头与测温线缆插座公头的连接处设置密封圈，控制线缆插座母头与控制线缆插座公头的连接处设置密封圈。

为了延长温度传感器的使用寿命，防止温度传感器长时间在高压气水中受到损坏，本发明还包括安装在温度传感器上的传感器外壳，用来保护温度传感器。

一种随钻温度监测及高温自动闭锁方法，包括以下步骤：

①首先进行井下钻孔打钻前的准备工作，钻机卡瓦夹持带有探测钻头的钻杆，将温度传感器通过测温线缆连接温度微处理器，转动传感器通过控制线缆连接闭锁控制微处理器，然后在钻杆的尾部装上高压水尾进行打钻开孔；