[发明专利]一种掘进巷道有效卸压宽度测定装置及其使用

说明书

本申请涉及巷道卸压宽度测定技术领域，特别涉及一种掘进巷道有效卸压宽度测定装置及其使用。该装置包括示踪气体储气瓶、带气囊的钻头、软管、钻机、钻杆、压力表、计算机分析设备、真空泵、AB胶、伸缩性较好气囊、高精密度阀门若干。使用时，首先打一定距离的钻孔后，冲入定量示踪气体进入气囊并保持储气瓶打开，观察储气瓶压力表，同时使用AB胶进行简易封孔，实验过程中应实时监测气体逸散速度。通过示踪气体检测装置连续监测一定时间，稳定后对监测数据的读取与上传，可得出煤层渗透性、孔隙度情况；可实现各监测点情况实时监测与提取；一定钻孔深度示踪气体监测变化稳定后通过改变不同钻孔深度，进行连续性重复操作，最终综合各监测数据，进行整合，估算巷道有效卸压宽度完成实验。

技术领域

本发明涉及巷道卸压宽度测定技术领域，特别涉及一种掘进巷道有效卸压宽度测定装置及其使用。

背景技术

伴随着浅部煤炭资源的枯竭，煤炭开采活动进一步向深部延伸，然而由于缺乏必要的深部煤岩体力学研究，现有的煤矿巷道围岩理论也有所不足，深部巷道工程问题不仅可以导致巨大的经济损失，而且造成大量安全事故，深部煤层存在“三高一低”的特点，煤层瓦斯含量和瓦斯压力升高、地应力增大、渗透率降低，瓦斯抽采难度增大，深部岩体变形破坏过程中，较为显著的力学特征之一就是分区破坏现象或分区破裂化现象，钱七虎甚至认为分区破坏现象是深部岩体工程的力学响应的标志和特征，具有的非线性破坏现象与浅部地下工程破坏行为存在差别，传统的连续介质弹塑性力学理论无法做出令人满意的诠释。若对该破坏现象处置不当，将致使深部地下工程大面积的失稳破坏。

以往的煤层巷旁卸压带宽度测定方法主要有以下几种：1. 钻屑法：采用在巷旁施工钻孔，采集钻屑测定钻屑量及钻屑解吸指标等参数，分析并确定巷旁的卸压带宽度，但在钻孔深部测定结果具有很大的不确定性。2. 瓦斯含量法：采用在巷旁施工钻孔，采集钻屑测定煤层瓦斯含量等参数。3. 钻孔瓦斯涌出初速度法：根据钻孔瓦斯涌出初速度特征确定卸压带宽度，在卸压带内煤层透气性大大增加。4. 瓦斯抽采参数法：根据不同封孔深度的瓦斯抽采钻孔的参数来确足卸压带的宽度，当封孔在卸压带内时，抽采钻孔的由于受贯通裂隙的影响，抽采负压和抽采浓度相对较低，但该方法需要施工多个钻孔，测定过程受其他因素影响较大，测定周期长。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提出一种简单便捷、准确度高的煤层巷道旁有效卸压宽度测定的装置及其使用方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种掘进巷道有效卸压宽度测定装置，包括示踪气体储气瓶、带气囊的钻头、导管、钻机、钻杆、压力表、计算机分析设备、真空泵、阀门若干；

所述带气囊的钻头通过钻杆与钻机相连，气囊通过导管与外界示踪气体储气瓶和真空泵连接，导管上安装有阀门，分别控制所述示踪气体储气瓶和所述真空泵与气囊的联通，示踪气体储气瓶出口处安装有压力表；气囊沿钻进方向两侧装有阀门，一侧为单相阀（只出不进，位于里侧）；气囊稳定安装于钻头上，气囊周围布满应变片；应变片与计算机分析设备连接数据传输，做到实时监测；

进一步的，所述气囊最大膨胀程度已知，大于钻孔半径，气囊使用材料不易破裂且稳定。

进一步的，所述气囊在膨胀状态下类似球形。

进一步的，与气囊连接的导管应保持长度足够，使用快插连接，所述钻杆长度保持充足。

进一步的，钻进过程前使用真空泵抽出气囊内气体使得钻进顺利进行，减小阻力。

进一步的，钻进过程前使用真空泵抽出气囊内气体不完全抽至真空，仅缩小气囊体积至半径小于钻孔即可。

进一步的，所述钻头上附带示踪气体追踪装置，及时反馈示踪气体情况。

一种掘进巷道有效卸压宽度测定装置的使用，包括步骤：