[发明专利]一种煤矿井下常规钻孔轨迹弯曲度测量装置及方法

说明书

一种煤矿井下常规钻孔轨迹弯曲度测量装置及方法，适用于煤矿井下常规抽采钻孔轨迹偏离弯曲度的测定。实验系统装置包括碳纤维杆、RFP薄膜式弯曲传感器、RFP薄膜压力传感器垫片、薄膜传感器延长线、RFP压力测试系统；碳纤维杆放置在钻孔内部用于测量钻孔的弯曲度从而得到钻孔的轨迹；RFP薄膜压力传感器垫片用于固定RFP薄膜式弯曲传感器；薄膜传感器延长线用于连接传感器和测试系统。使用本发明可以实现对煤矿井下常规钻孔轨迹偏离弯曲度的测定及描绘，简化了测定步骤，提高了测定的效率。

技术领域

本发明涉及一种煤矿井下常规钻孔轨迹弯曲度测量装置及方法，适用于复杂地质条件下煤矿井下常规钻孔空间实际轨迹偏差弯曲情况的描绘与测定。

背景技术

在我国煤矿生产中，瓦斯事故是威胁煤矿生产安全和作业人员生命安全的主要原因。为了防止瓦斯动力灾害事故的发生，增强矿井生产安全性，煤层抽采是预防矿井瓦斯事故发生的根本举措。但是，在实际抽采工作中，由于地质条件、技术水平、个体差异等多因素的影响，钻孔施工的准确度存在较大的误差，实际钻头的行进轨迹会出现偏离，造成钻孔轨迹偏斜，无法达到预期的抽采目标。目前在钻探过程中常采用均角全距法来进行轨迹定位计算，将实际钻孔轨迹分解为许多直线段组成的折线，从而进行测定。该方法常需配合仪器设备使用，工作量大。测定行进过程中需每间隔一段距离停止测定，耗时长，且计算需分类讨论，容易出现误差。因此需要一套计算简便、可适用于煤矿井下长距离抽采钻孔轨迹偏移弯曲度描绘测量的新方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有煤矿井下抽采钻孔轨迹测定技术方法中存在的问题，提供一种煤矿井下常规钻孔轨迹弯曲度测量装置及方法。基本方法是：将贴有RFP薄膜式弯曲传感器的特制碳纤维杆插入常规钻头钻孔内，通过薄膜传感器延长线将弯曲传感器连接到RFP压力测试系统，等碳纤维杆贯穿钻孔，通过系统记录传感器压力值的变化测量碳纤维杆弯曲度，得到抽采钻孔轨迹的弯曲情况，进而描绘与测定出钻孔轨迹的弯曲偏差情况。该方法简化了钻孔弯曲度测定步骤，提高了偏差情况测定的效率。

本发明技术方法：一种煤矿井下常规钻孔轨迹弯曲度测量装置及方法，包括碳纤维杆、RFP薄膜式弯曲传感器、RFP薄膜压力传感器垫片、薄膜传感器延长线、RFP压力测试系统。碳纤维杆是由40T碳布材料制成，经卷压、塑化和打磨处理的长1m，横截面直径2cm棒状长杆，可根据实际长度需要进行衔接；RFP薄膜压力传感器垫片与RFP薄膜压力传感器、薄膜传感器延长线配套使用，尺寸与传感器一致；薄膜传感器延长线长30cm，厚度0.2mm，公母端子均可，间距2.54mm，主要用于薄膜式弯曲传感器尾端需延长的部分，适合用于狭窄空间；RFP压力测试系统包括RFP数据采集仪，传感器及数据分析软件，能够实时采集传感器表面压力数据。

使用上述装置的煤矿井下钻孔弯曲测量钻孔轨迹定位测试方法，包括以下步骤：

a、清理钻孔，防止钻进碎屑堵塞；

b、将RFP薄膜式压力传感器固定在碳纤维杆外壁；

c、在RFP薄膜式压力传感器的尾端依次连接多条薄膜传感器延长线并固定于碳纤维杆外壁；

d、将RFP数据采集仪与传感器连接，组装RFP压力测试系统并接通电源；

e、将碳纤维杆沿钻孔插入，直至底部；

f、用RFP压力测试系统记录RFP薄膜式弯曲传感器数据变化，得到碳纤维杆的弯曲度变化；

本发明的有益效果：碳纤维杆进入钻孔的速度保持稳定，传感器的感应数据更加准确。碳纤维杆进入钻孔的过程操作简单，且取得的数据直观可见。碳纤维杆具有韧性好，重量轻的特点，可重复使用。RFP薄膜式弯曲传感器可承受温度范围广，重复使用次数多，适用于煤矿井下复杂环境下的成型操作。本发明操作简便，可以实现对煤矿井下抽采钻孔轨迹偏移弯曲度的描绘及测定，具有广泛的实用性。

附图说明