[发明专利]一种基于光纤光栅的煤矿井下钻进装置

说明书

本发明公开了一种基于光纤光栅的煤矿井下钻进装置，其包括：钻管体；内轴柱，可相对转动的同轴设置在所述钻管体内，所述内轴柱的一端设有安装轴套，并由所述安装轴套套接固定在外设钻杆上；扭矩测定组件，同轴固定在所述钻管体上，所述扭矩测定组件上对称穿接有第一光纤光栅与第二光纤光栅；测压钻头，可相对滑动的同轴设置在所述内轴柱上；以及扩径调节组件，同轴设置在所述测压钻头内，所述第一光纤光栅与第二光纤光栅的一端穿设在所述扩径调节组件与所述测压钻头之间。

技术领域

本发明属于钻进设备技术领域，具体是一种基于光纤光栅的煤矿井下钻进装置。

背景技术

煤矿深部开采中，冲击地压防治是保障安全开采的重点，钻孔卸压作为冲击地压防治中重要的技术手段，并且应用非常广泛。良好的卸压效果取决于同煤岩体应力相匹配的卸压参数，而现有煤岩体应力测量方法多为现场应力测试获得，主要在工作面钻窝处打100m深的特定角度的钻孔，然后通过PVC管将光纤光栅应变传感器推进孔底，到达预设位置后，开始向钻孔底部注入混合配比的沙土，将光纤光栅应变传感器固定在设计好的测点位置；通过交换机将数据传输到光纤光栅解调仪中，监测的数据实时传输到监测站；虽然能够得出钻孔内受力情况，但工程量大，严重影响工作效率；尤其，其无法有效测定钻探设备受力情况，易出现测量盲区。

因此，本领域技术人员提供了一种基于光纤光栅的煤矿井下钻进装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于光纤光栅的煤矿井下钻进装置，其包括：

钻管体；

内轴柱，可相对转动的同轴设置在所述钻管体内，所述内轴柱的一端设有安装轴套，并由所述安装轴套套接固定在外设钻杆上；

扭矩测定组件，同轴固定在所述钻管体上，所述扭矩测定组件上对称穿接有第一光纤光栅与第二光纤光栅；

测压钻头，可相对滑动的同轴设置在所述内轴柱上；以及

扩径调节组件，同轴设置在所述测压钻头内，所述第一光纤光栅与第二光纤光栅的一端穿设在所述扩径调节组件与所述测压钻头之间。

进一步，作为优选，所述扭矩测定组件包括：

外环座，同轴固定在所述钻管体上，所述内轴柱的一端转动设置在所述外环座内；

侧固定件，中心对称设置在所述内轴柱上；

顶位件，中心对称设置在所述外环座的内壁上，各所述顶位件与侧固定件相一一对应，所述第一光纤光栅与第二光纤光栅分别穿设在顶位件与侧固定件之间。

进一步，作为优选，所述测压钻头包括：

外轴套，固定在所述内轴柱上；

钻头体，可相对滑动的同轴设置在所述外轴套的一侧，所述扩径调节组件设置在所述钻头体上；

固定环，嵌入设置在所述外轴套内，所述钻头体的一端滑动设置在所述固定环内；

外伸缩管，被构造成两段式可伸缩结构，所述外伸缩管同轴连接在所述钻头体与外轴套之间；

支撑弹簧，为圆周阵列设置的多个，各所述支撑弹簧横向连接在所述钻头体与外轴套之间；以及

内连柱件，同轴固定在所述钻头体上，所述内连柱件的一侧滑动设置在外轴套内，且其横截面呈倒T字形结构，所述外轴套内设有安装凹位，所述第一光纤光栅与第二光纤光栅对称分布在安装凹位内位于内连柱件两侧位置。

进一步，作为优选，所述扩径调节组件包括：

安装躯件，固定在所述钻头体内；