[发明专利]一种煤与瓦斯突出危险性随钻预测装置及其预测方法

说明书

本发明涉及一种煤与瓦斯突出危险性随钻预测装置及其预测方法，依次包括中空钻头、孔底封堵机构、双臂钻杆和气流导向机构，钻头顶端开设有出风口；孔底封堵机构包括外管和固定安装在外管前端内壁上的内管，内管后侧的外管上膨胀孔处的外管外壁上固定安装有膨胀胶囊，内管前侧第二通气孔前侧的外管内固定安装有螺纹连接有旋转螺丝的挡板，旋转螺丝上套设有压缩弹簧，旋转螺丝末端固定安装有用于自由封堵第一通气孔的堵孔片；气流导向机构远离钻头的一侧固定安装有气流导向阀门和送风尾辫接口；参数测定机构与双臂钻杆内腔中心管连通，双臂钻杆环形腔上连接有压力表，解决现阶段工作面突出危险性无法实现随钻实时预测的难题。

技术领域

本发明属于煤矿安全领域，涉及一种煤与瓦斯突出危险性随钻预测装置及其预测方法。

背景技术

煤与瓦斯突出事故是生产矿井所面临的主要灾害之一，给煤矿企业所带来的损失及影响是巨大的，有效防治煤与瓦斯突出事故一直是突出矿井的任务重点与技术难点。由于突出诱因众多、突出机理复杂，目前主要是采用“参数测定钻孔施工—煤样采集—参数测定”方式来计算预测指标数值并实现煤与瓦斯突出危险性的预测。但随着矿井采深逐年增加、地质情况复杂程度加剧、瓦斯含量与瓦斯压力规律性变化不明显，且煤样采集过程中煤屑初始破碎时瓦斯损失量无法收集，煤体暴露至煤样采集完成期间的瓦斯解吸规律模型精度、预测指标临界值适用性以及指标敏感性都是当前预测方法所需解决的问题，同时传统煤与瓦斯突出预测方法需要提前打钻、煤样采集等工序，测定过程较为繁琐、需专业技术人员跟班测定，且占用一定生产时间，不满足煤矿行业新时代的自动化、智能化发展方向，因此为了实现矿井高效生产，煤与瓦斯突出危险性随钻预测装置及方法迫切需要，可实现钻进过程的突出危险性一体式预测，简化预测环节，降低人员投入及人力成本，为突出预测的自动化、智能化奠定基础。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决现阶段工作面突出危险性无法实现随钻实时预测的难题，提供一种煤与瓦斯突出危险性随钻预测装置及其预测方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种煤与瓦斯突出危险性随钻预测装置，依次包括可拆卸固定连接的中空钻头、孔底封堵机构、双臂钻杆和气流导向机构，气流导向机构上管道连接有参数测定机构；钻头顶端开设有出风口；

孔底封堵机构包括外管和固定安装在外管前端内壁上的内管，内管的空腔为第一通气孔，内管长度小于外管，内管后侧的外管上开设有膨胀孔，膨胀孔处的外管外壁上固定安装有膨胀胶囊，内管前侧的外管上开设有第二通气孔，第二通气孔前侧的外管内固定安装有螺纹连接有旋转螺丝的挡板，旋转螺丝上套设有压缩弹簧，旋转螺丝末端固定安装有用于自由封堵第一通气孔的堵孔片；

气流导向机构远离钻头的一侧固定安装有气流导向阀门和送风尾辫接口；

与双臂钻杆内腔连通的气流导向机构为中心管，与双臂钻杆环形腔连通的气流导向机构为环形空间，参数测定机构与中心管连通，环形空间上连接有压力表。

本基础方案的有益效果在于：孔底封堵机构中堵孔片固定在压缩弹簧一端，压缩弹簧另一端与旋转螺丝进行连接，旋转螺丝通过螺纹固定在内外管之间形成弹性结构。通过转动旋转螺丝可带动压缩弹簧压缩与伸张，从而改变压缩弹簧弹性；旋转螺丝旋拧程度根据煤矿井下工作面风压进行调整，以满足在一定压力后使压缩弹簧完成压缩动作，连通第一通气孔。

进一步，气流导向机构还包括与双臂钻杆螺纹连接的钻杆连接杆件，与内侧双臂钻杆连接的钻杆连接杆件上开设有带中心管气流接口开关的中心管气流接口，与外侧双臂钻杆连接的钻杆连接杆件上开设有带环形空间气流接口开关的环形空间气流接口。

进一步，参数测定机构与中心管通过橡胶管连通，参数测定机构还包括壳体、安装在壳体上的进气口和出气口以及设置于壳体内部的瓦斯浓度传感器、计时器、数据处理器、显示屏、供电电池组。