[发明专利]基于压力传感器的钻屑量测试装置及方法

说明书

基于压力传感器的钻屑量测试装置，包括空心钻杆、钻头、螺旋板、滑动变阻器、数据转换器和显示器，每块螺旋板对应平行设置在每道螺旋叶片前端部的前侧，螺旋板的后侧面与螺旋叶片之间设置有若干个弹簧，螺旋叶片后侧面固定连接有L型连杆；滑动变阻器设置在空心钻杆内部并位于L型连杆后侧，所有的L型连杆在空心钻杆内部的一端通过驱动杆与滑动变阻器的滑片连接，滑动变阻器的接线柱通过电线与数据转换器连接，数据转换器通过控制线与显示器连接，显示器上设置有电源开关和节点按钮。本发明还公开了基于压力传感器的钻屑量测试装置的测试方法。本发明原理科学、结构简单、便于操作、安全可靠性强，可实时进行测试，测试数据准确度高。

技术领域

本发明属于煤矿安全开采技术领域，具体涉及一种基于压力传感器的钻屑量测试装置及方法。

背景技术

煤与瓦斯突出是在地应力和瓦斯的共同作用下破碎的煤、岩和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常的动力现象，是煤矿井下生产的一种强大的自然灾害，严重威胁着煤矿的安全生产，具有极大的破坏性。

科学准确的煤与瓦斯突出预测，是指导煤与瓦斯突出防治措施合理有效地实施的前提和关键所在，因此，煤与瓦斯突出预测具有重大的现实意义。钻屑量近年来被广泛使用在预测煤与瓦斯突出危险性上。

取钻屑、称钻屑的过程繁琐，花费时间较长。另外，在钻孔过程中，巷道风流过大，以及钻孔壁后期变形，会导致钻屑的装卸量不准确。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种便于操作、即时测量、测试数据准确度高、安全可靠的基于压力传感器的钻屑量测试装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：基于压力传感器的钻屑量测试装置，包括空心钻杆、钻头、螺旋板、滑动变阻器、数据转换器和显示器，钻头安装在空心钻杆前端部，空心钻杆外圆沿轴线方向设置有至少两道螺旋叶片，螺旋板与螺旋叶片的数目相等，每块螺旋板对应平行设置在每道螺旋叶片前端部的前侧，螺旋板的后侧面与螺旋叶片之间设置有若干个弹簧，空心钻杆前端部沿径向方向开设有内外通透的第一导孔，螺旋叶片上开设有与螺旋板后侧面对应的第二导孔，第一导孔、第二导孔和螺旋板的数量相等且一一对应设置，螺旋叶片后侧面固定连接有依次穿过第二导孔和第一导孔的L型连杆；滑动变阻器设置在空心钻杆内部并位于L型连杆后侧，所有的L型连杆在空心钻杆内部的一端通过驱动杆与滑动变阻器的滑片连接，滑动变阻器的接线柱通过向后穿出空心钻杆的电线与数据转换器连接，数据转换器通过控制线与显示器连接，显示器上设置有电源开关和节点按钮。

电线上设置有位于空心钻杆内的保护电阻。

螺旋板的后侧面四周边缘固定连接有与螺旋叶片前侧面接触的橡胶密封条。

空心钻杆内壁和以及外圆周表面均涂覆有绝缘涂料层。

钻头后端插设在空心钻杆的前端口内，空心钻杆与钻头后端部之间通过径向设置的弹簧销定位连接。

基于压力传感器的钻屑量测试装置的测试方法，包括以下步骤，

（1）将空心钻杆后端安装到钻机上，电线穿过钻机后连接在数据转换器上，钻头对准煤岩的待测试部位；

（2）启动钻机，钻机带动空心钻杆和钻头旋转，同时打开电源开关，钻头对煤岩进行钻孔作业；

（3）在钻进过程中，钻屑对螺旋板产生的压力克服弹簧的弹力，螺旋板相对于空心钻杆向后移动，通过L型连杆和驱动杆带动滑动变阻器上的滑片向后移动，滑动变阻器的电阻变化，电流由滑动变阻器通过电线、保护电阻到达数据转换器；

（4）数据转换器根据公式P=aI+b可将瞬时电流的大小换算出压力的大小，由压力的大小由公式y=ae^bx换算出最后的钻屑量的多少；