[发明专利]一种覆岩钻进装置及识别覆岩注浆充填层位方法

说明书

本发明公开了一种覆岩钻进装置及识别覆岩注浆充填层位方法，涉及覆岩离层注浆技术领域，其中覆岩钻进装置包括测量杆、外部保护壳、电脑和无线路由器，测量杆通过固定架与钻机底座固定连接，测量杆的外部套接有套杆，钻套的外部紧密套接有卡箍，卡箍与套杆通过螺栓固定连接，外部保护壳固定安装在钻杆上，外部保护壳内安装有无线振动传感器和配重块，无线振动传感器与配重块对称分布在钻杆的两侧，无线振动传感器通过无线路由器与电脑通讯连接；本发明还提供了一种别覆岩注浆充填层位方法，解决煤巷顶板覆岩离层区域不易探明的难题，从而修正注浆参数，提高覆岩注浆效益。

技术领域

本发明涉及覆岩离层注浆技术领域，特别是一种覆岩钻进装置及识别覆岩注浆充填层位方法。

背景技术

近年来，煤矿覆岩离层注浆充填技术在绿色采煤中发挥了重要作用，保证了煤矿企业正常生产与服务年限，保护了地面建筑物和水资源的安全，成为了保水开采的主要技术手段。然而在覆岩离层注浆充填技术的应用中，主要技术工作是确定合理的注浆层位位置，这不仅决定了注浆工艺，而且对实际注浆效果具有影响。现有的覆岩离层注浆层位确定方法大多则是在地面向井下打多个钻孔，通过钻孔注入流量变化等指标来确定注浆层位，此方法工艺复杂，施工量大，因此一种合理简易实用的覆岩离层注浆层位确定方法是十分必要的。

煤矿覆岩离层区域与非离层区域对钻杆的动力响应特征存在明显差异，其最为显著的则是钻杆振动频率，且由于离层区域不可见，因此开发一种基于钻杆振动频率识别覆岩注浆充填层位方法势在必行。

发明内容

为了克服上述不足，本发明的目的是要提供一种提供一种合理、可靠性高、简易实用的基于钻杆振动频率识别覆岩离层注浆充填层位方法及覆岩钻进装置，解决煤巷顶板覆岩离层区域不易探明的难题，从而修正注浆参数，提高覆岩注浆效益。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种覆岩钻进装置，包括钻机、钻套、钻杆、钻头，所述钻套安装在钻机的外表面，所述钻机驱动钻杆转动，所述钻头固定在钻杆的顶部，所述钻套固定在钻机底座上，所述钻机底座斜置于巷道底板上，所述钻机底座与巷道底板之间通过稳定块和螺栓固定连接，所述覆岩钻进装置还包括测量杆、外部保护壳、电脑和无线路由器，所述测量杆通过固定架与钻机底座固定连接，所述测量杆的外部套接有套杆，所述钻套的外部紧密套接有卡箍，所述卡箍与套杆通过螺栓固定连接，所述外部保护壳固定安装在钻杆上，所述外部保护壳内安装有无线振动传感器和配重块，所述无线振动传感器与配重块对称分布在钻杆的两侧，所述无线振动传感器通过无线路由器与电脑通讯连接；

进一步的，所述外部保护壳由两个结构相同的壳体组成，两个壳体之间通过螺栓固定在钻杆上；

进一步的，所述壳体的两端分别设置有仪器槽和配重槽，所述仪器槽内放置无线振动传感器，所述配重槽内放置配重块；

进一步的，所述无线振动传感器与仪器槽的壁面之间填充有海绵，所述配重块与配重槽的壁面之间填充有海绵；

进一步的，所述无线振动传感器与配重块重量相同，目的是保持外部保护壳两端平衡；

进一步的，所述外部保护壳的顶部设置有天线孔，所述天线孔用于将无线振动传感器的天线露出；

一种识别覆岩注浆充填层位方法，包括以下步骤：

Step1，安装覆岩钻进装置，首先将测量杆通过固定架固定于钻机底座上，卡箍与套杆通过螺栓进行连接，卡箍固定于钻套上，测量杆穿过套杆，外部保护壳采用螺栓将其安装在钻杆上，外部保护壳的两边内部空间分别用来安置无线振动传感器和配重块，外部保护壳安装完毕，打开无线路由器和电脑，开始采集数据；

Step2，打开钻机，启动覆岩钻进工序，在相同无线网络下配置无线振动传感器与电脑进行连接，采用电脑对无线振动传感器的实时振动数据进行收集，由测量杆读出钻机在覆岩中单个钻杆的钻进位移，钻进工序完成后，对多个钻杆钻进位移的数据叠加，即可算出钻机的总钻进位移，在电脑上保存无线振动传感器所反馈出来的振动数据；