預(yù)測(cè)煤巷突出的逐段鉆進(jìn)流量法及其裝置的制造方法
【專利摘要】一種預(yù)測(cè)煤巷突出的逐段鉆進(jìn)流量法及其裝置，屬于預(yù)測(cè)煤巷突出危險(xiǎn)性的方法及裝置；該裝置由麻花鉆桿，封孔裝置，雙錐體過(guò)濾筒,導(dǎo)流裝置，流量管，低流速傳感器，高流速傳感器，煤屑漏斗，煤屑排出管，本安型數(shù)據(jù)采集處理器，手壓泵和煤電鉆構(gòu)成；本發(fā)明將平板電腦與傳感器技術(shù)結(jié)合，在煤巷鉆進(jìn)過(guò)程中通過(guò)逐段測(cè)定鉆孔的瓦斯涌出量來(lái)預(yù)測(cè)各段煤體的突出危險(xiǎn)性；采用本安型的數(shù)據(jù)采集處理器及電池供電，構(gòu)成一種輕量化的預(yù)測(cè)煤巷突出的方法及裝置；本裝置結(jié)構(gòu)輕便，使用簡(jiǎn)單，測(cè)試準(zhǔn)確可靠，可以直接判斷煤巷工作面前方是否有突出危險(xiǎn)，突出危險(xiǎn)煤體位置在哪，能夠安全掘進(jìn)多遠(yuǎn)。
【專利說(shuō)明】
預(yù)測(cè)煤巷突出的逐段鉆進(jìn)流量法及其裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種預(yù)測(cè)煤巷突出的流量法及其裝置，特別是一種預(yù)測(cè)煤巷突出的逐段鉆進(jìn)流量法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，目前井下普遍采用的煤巷突出預(yù)測(cè)方法全是“點(diǎn)預(yù)測(cè)”方法，《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》第74條規(guī)定:可以采用下列方法預(yù)測(cè)煤巷掘進(jìn)工作面的突出危險(xiǎn)性；
1.鉆肩指標(biāo)法；
2.復(fù)合指標(biāo)法；
3.R值指標(biāo)法；
4.其他經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)有效的方法(鉆肩溫度，煤體溫度，放炮后瓦斯涌出量等)。
[0003]《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》第75條，76條和77條分別規(guī)定了前3種常用的煤巷突出預(yù)測(cè)方法的應(yīng)用步驟。這些方法的特點(diǎn)就是通過(guò)打鉆測(cè)定煤巷工作面前方某點(diǎn)的指標(biāo)與推薦的臨界值對(duì)比，若大于臨界值就預(yù)測(cè)為突出危險(xiǎn)工作面，否則就預(yù)測(cè)為無(wú)突出危險(xiǎn)的工作面。(參考文獻(xiàn):國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局，國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局制訂，《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》，煤炭工業(yè)出版社，2009年7月，P50?P54。)。這些方法來(lái)自于人們長(zhǎng)期在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，具有一定的參考價(jià)值。
[0004]上述方法的不足之處在于:各地煤礦在生產(chǎn)實(shí)踐中經(jīng)常出現(xiàn)采用這些方法預(yù)測(cè)不準(zhǔn)的情況，有的甚至出現(xiàn)低指標(biāo)突出的事例，造成嚴(yán)重的傷亡事故，也給現(xiàn)場(chǎng)下井的工人造成嚴(yán)重的心理恐慌。其原因是，煤巷掘進(jìn)過(guò)程中能否突出與卸壓帶的長(zhǎng)短密切相關(guān)。卸壓帶長(zhǎng)，則掘進(jìn)在卸壓帶內(nèi)進(jìn)行，一般不會(huì)發(fā)生突出；當(dāng)卸壓帶較短時(shí)，同樣進(jìn)尺的掘進(jìn)很容易將具有高壓瓦斯的軟煤暴露，導(dǎo)致突出。早在60年代，前蘇聯(lián)的H.B.包布洛夫就觀測(cè)到了這一現(xiàn)象。而目前的點(diǎn)預(yù)測(cè)方法所測(cè)的結(jié)果無(wú)法反映煤巷工作面前方實(shí)際的卸壓帶分布，也就無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)煤巷工作面的突出危險(xiǎn)性。
[0005]2006年，我們提出了一種預(yù)測(cè)煤巷突出的連續(xù)鉆進(jìn)流量法及其裝置。在這一發(fā)明中，首先通過(guò)煤巷工作面向煤巷前方的軟煤層方向打一Φ85_長(zhǎng)900_的孔，將封孔裝置置入其中，使之膨脹后密封住鉆孔;再將固氣分離裝置與封孔裝置的下方相接，將麻花鉆桿插入封孔裝置后再通過(guò)伸縮管與巖石電鉆上的推進(jìn)桿連接;將放在巖石電鉆后部的位移傳感器上的鋼絲繩掛接在巖石電鉆后部;將固氣分離裝置上方的瓦斯氣體出口用膠管通過(guò)過(guò)濾器與主機(jī)相連。通過(guò)伸縮管內(nèi)的推桿將麻花鉆桿向前推進(jìn)，邊打鉆邊探測(cè)鉆孔中涌出的瓦斯流量。這一發(fā)明為現(xiàn)場(chǎng)提供了一種“線預(yù)測(cè)”的煤巷突出預(yù)測(cè)方法。但這個(gè)發(fā)明的缺陷是每當(dāng)一根鉆桿打完后需要把處于密閉的伸縮管打開(kāi)，將推桿與麻花鉆桿脫離后插入一根新的麻花鉆桿，再合上伸縮管。由于麻花鉆桿的接入很麻煩，同時(shí)在接入鉆桿期間又有相當(dāng)一部分瓦斯氣體會(huì)泄漏，影響了該裝備的使用。
[0006]2014年，我們又提出了一種增阻導(dǎo)流連續(xù)鉆進(jìn)預(yù)測(cè)煤巷突出的流量法及其裝置(ZL201410374949.8)。在這一發(fā)明中，通過(guò)一個(gè)可以外加煤肩的漏斗增加煤肩排出管的滲流阻力，將鉆孔中涌出的瓦斯導(dǎo)向阻力較低的流量管，從而在工作面采用麻花鉆桿連續(xù)鉆進(jìn)的條件下，將計(jì)算機(jī)與傳感器技術(shù)結(jié)合以測(cè)定鉆進(jìn)過(guò)程的瓦斯涌出量及分布，構(gòu)成一種連續(xù)鉆進(jìn)預(yù)測(cè)煤巷突出的方法。但在使用過(guò)程中，我們又發(fā)現(xiàn)，沿著煤層鉆進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)鉆頭進(jìn)入到集中應(yīng)力帶時(shí)，鉆頭很難保持連續(xù)鉆進(jìn)過(guò)程，存在著卡鉆的因素。為此，工人們不得不來(lái)回拖動(dòng)煤電鉆，疏通鉆孔后再繼續(xù)鉆進(jìn)，因此，在卡鉆的位置，鉆孔瓦斯流量的數(shù)據(jù)是疊加的，處理困難。此外，由于位移傳感器和功率傳感器需要采用井下127伏電源供電，主機(jī)需要采用笨重的隔爆腔體保護(hù)，這些都給井下操作人員使用該設(shè)備增添了難度，影響了該方法在煤礦井下的推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是要提供預(yù)測(cè)煤巷突出的逐段鉆進(jìn)流量法及其裝置，它并不詳細(xì)記錄打鉆期間鉆頭每一刻的位置，只記錄每根鉆桿起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間和在這個(gè)過(guò)程中瓦斯的涌出情況。這樣，就能計(jì)算出各段鉆桿打鉆期間涌出的瓦斯涌出量，這個(gè)瓦斯涌出量的大小與其所在位置煤層的壓力，含量及煤體的強(qiáng)度都有關(guān)系，據(jù)此可以預(yù)測(cè)該段煤層是否具有突出危險(xiǎn)。為煤礦現(xiàn)場(chǎng)的科學(xué)管理提供依據(jù)。
[0008]本發(fā)明按以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種預(yù)測(cè)煤巷突出的逐段鉆進(jìn)流量法，在煤巷工作面安置一個(gè)封孔裝置，通過(guò)封孔裝置向前方煤體打鉆，每送進(jìn)一根鉆桿，就按壓一次本安型數(shù)據(jù)采集處理器上的電平開(kāi)關(guān)，逐段測(cè)定各段鉆孔鉆進(jìn)過(guò)程中的瓦斯涌出量，與臨界值相比，即可判斷是否有哪一段鉆孔的瓦斯涌出量超標(biāo)，是否具有突出危險(xiǎn)性;如果煤巷工作面前方的煤層賦存差異較大，在巷道的另一邊再打一個(gè)預(yù)測(cè)鉆孔，根據(jù)兩次的測(cè)定結(jié)果，取最危險(xiǎn)的測(cè)定結(jié)果作為預(yù)報(bào)依據(jù)。
[0009]預(yù)測(cè)煤巷突出的逐段鉆進(jìn)流量法的具體步驟如下:
第一步，將流量管和煤肩漏斗及煤肩排出管與封孔裝置連接，將流量管上的高流速傳感器、低流速傳感器與本安型數(shù)據(jù)采集處理器相連，麻花鉆桿從煤肩排出管中直接插入，進(jìn)入到煤層中，后部連上煤電鉆，即可進(jìn)行打鉆測(cè)試；
第二步，先向煤肩漏斗中加滿煤肩，并在鉆進(jìn)過(guò)程中不斷將打鉆排出的煤肩加入煤肩漏斗，保持煤肩漏斗中的煤肩處于加滿狀態(tài)；啟動(dòng)本安型數(shù)據(jù)采集處理器上的數(shù)據(jù)采集程序，開(kāi)始采集高流速傳感器、低流速傳感器及電平開(kāi)關(guān)的電流信號(hào)，同時(shí)按下電平開(kāi)關(guān)，隨后松開(kāi)，在采集的數(shù)據(jù)中，標(biāo)記出一小段高電平信號(hào);再啟動(dòng)煤電鉆，帶動(dòng)麻花鉆桿向煤層前方打鉆，同時(shí)記錄從鉆孔中涌出的瓦斯流量；
第三步，當(dāng)打完一根鉆桿后，停下煤電鉆;拔下煤電鉆與麻花鉆桿之間的插銷，使得煤電鉆與麻花鉆桿脫尚，接入一根新的麻花鉆桿；
第四步，再次按下電平開(kāi)關(guān)，隨后松開(kāi)，啟動(dòng)煤電鉆向煤層前方打鉆，繼續(xù)進(jìn)行測(cè)定工作；
第五步，當(dāng)鉆孔較深時(shí)，繼續(xù)上述同樣的步驟，直到麻花鉆桿打到預(yù)定的深度為止，按下電平開(kāi)關(guān)，隨后松開(kāi)，標(biāo)示打鉆結(jié)束；點(diǎn)擊本安型數(shù)據(jù)采集處理器上的數(shù)據(jù)采集程序，停止數(shù)據(jù)采集；
第六步，點(diǎn)擊本安型數(shù)據(jù)采集處理器上的數(shù)據(jù)處理程序，將測(cè)定的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為各傳感器的瓦斯流量值，比較高流速傳感器、低流速傳感器測(cè)定的流量值，如果低流速傳感器在測(cè)定范圍，則以低流速傳感器的測(cè)定值為鉆孔的瓦斯流量值，如果低流速傳感器的測(cè)定值達(dá)到或超出測(cè)定范圍，則以高流速傳感器的測(cè)定值為鉆孔的瓦斯流量值，對(duì)每?jī)蓚€(gè)高電平信號(hào)之間的流量進(jìn)行計(jì)算，分別計(jì)算出每段鉆桿鉆進(jìn)期間的瓦斯涌出量；
第七步，點(diǎn)擊本安型數(shù)據(jù)采集處理器上的顯示程序，在主機(jī)屏幕上顯示出沿孔深各段鉆孔的瓦斯涌出量曲線；
第八步，在沿孔深各段鉆孔的瓦斯涌出量曲線上看是否有超出臨界值的部位，如果全部低于臨界值，則預(yù)測(cè)無(wú)突出危險(xiǎn)性;若有，則預(yù)測(cè)有突出危險(xiǎn)性;根據(jù)工作面前方有多少段鉆孔的瓦斯涌出量低于臨界值的情況，也能夠確定該工作面下一掘進(jìn)循環(huán)的安全進(jìn)尺深度；
第九步，點(diǎn)擊本安型數(shù)據(jù)采集處理器上的儲(chǔ)存程序，并賦予文件名，對(duì)本次預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存盤，結(jié)束測(cè)定工作。
[0010]—種預(yù)測(cè)煤巷突出的逐段鉆進(jìn)流量法的裝置，該裝置包括封孔裝置，所述封孔裝置的一部分設(shè)置在煤孔中，封孔裝置的另一部分依次連接雙錐體過(guò)濾筒和煤肩漏斗，最后連接煤肩排出管，所述雙錐體過(guò)濾筒出口端安裝有流量管，所述流量管上安裝有低流速傳感器和高流速傳感器，所述低流速傳感器和高流速傳感器的輸出端分別通過(guò)導(dǎo)線與本安型數(shù)據(jù)采集處理器的輸入端相連接，所述封孔裝置內(nèi)穿插有麻花鉆桿，所述麻花鉆桿的尾端安裝有煤電鉆。
[0011]優(yōu)選的是，所述封孔裝置連接手壓栗，所述手壓栗將水注入到封孔膠囊中將封孔裝置固定在煤體中。
[0012]優(yōu)選的是，所述流量管內(nèi)安裝有導(dǎo)流裝置。
[0013]優(yōu)選的是，所述本安型數(shù)據(jù)采集處理器包括變送器模塊、變送器電源模塊、便攜式PAD和電平開(kāi)關(guān)，所述變送器模塊包括單片機(jī)、無(wú)線發(fā)送模塊以及線性隔離和AD采集模塊；所述低流速傳感器、高流速傳感器和電平開(kāi)關(guān)的輸出端與線性隔離和AD采集模塊的輸入端相連，所述線性隔離和AD采集模塊又與單片機(jī)相連，單片機(jī)將處理的信號(hào)通過(guò)無(wú)線發(fā)送模塊傳輸?shù)奖銛y式PAD上，進(jìn)行儲(chǔ)存和顯示，并且在便攜式PAD顯示屏上能夠?qū)Σ杉降臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理和顯示;所述變送器電源模塊即為低流速傳感器、高流速傳感器、電平開(kāi)關(guān)供電，又為變送器模塊供電。
[0014]優(yōu)選的是，所述變送器電源模塊包括電池、二級(jí)過(guò)流過(guò)壓短路保護(hù)模塊和電源變壓模塊。
[0015]優(yōu)選的是，所述單片機(jī)采用M⑶STM32F103型單片機(jī)。
[0016]本發(fā)明有益效果:
由于采用了上述方案，煤巷突出預(yù)測(cè)過(guò)程中數(shù)據(jù)處理更加方便，鉆進(jìn)過(guò)程中遇到卡鉆、噴孔等現(xiàn)象時(shí)，無(wú)論現(xiàn)場(chǎng)工人怎樣操作，不影響數(shù)據(jù)的采集與處理，因?yàn)樵诒景l(fā)明中，我們只計(jì)算電平開(kāi)關(guān)給出的兩個(gè)信號(hào)之間的時(shí)間段內(nèi)鉆孔的瓦斯涌出量，無(wú)論這個(gè)過(guò)程中間發(fā)生噴孔或卡鉆，只要不影響涌出的瓦斯計(jì)量即可，并且一根鉆桿的長(zhǎng)度通常固定為一米，根據(jù)高電平信號(hào)的數(shù)量，就可以確認(rèn)某一瓦斯涌出量峰值所在位置，這對(duì)于煤礦的突出預(yù)測(cè)來(lái)說(shuō)，精度已經(jīng)足夠了。
[0017]本發(fā)明另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是去掉了位移傳感器和功率傳感器，流量傳感器和平板電腦的供電就可以采用電池來(lái)滿足，整個(gè)數(shù)據(jù)采集處理器就可以設(shè)計(jì)成本安型，設(shè)備的重量由原先的100多kg減少為5?7kg左右，同時(shí)不需要在井下現(xiàn)場(chǎng)接入動(dòng)力電源，工人的工作量大大減少。這對(duì)于這種方法的現(xiàn)場(chǎng)推廣是非常有好處的。
[0018]本發(fā)明裝置已在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)煤巷工作面的突出危險(xiǎn)性進(jìn)行了實(shí)測(cè)，在有突出危險(xiǎn)的煤巷工作面，局部鉆孔段的瓦斯涌出量較高，甚至出現(xiàn)噴孔；而在沒(méi)有突出危險(xiǎn)的煤巷工作面，則整個(gè)鉆孔的瓦斯涌出量都比較小，具有顯著的差異，能夠預(yù)測(cè)煤巷的突出危險(xiǎn)性。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:1.采用了逐段測(cè)定鉆孔的瓦斯涌出量，不再詳細(xì)記錄與瓦斯流量值一一對(duì)應(yīng)的鉆頭位置，而只是記錄每段鉆桿鉆進(jìn)期間的瓦斯流量和起止時(shí)間，簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)處理過(guò)程，使得這套裝置非常適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的條件;2.數(shù)據(jù)采集處理器采用了本安設(shè)計(jì)，大大降低了設(shè)備的重量。采用了本安電池供電，減少了在工作面連接動(dòng)力電源的環(huán)節(jié)，工人的工作量大大減少。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為按照本發(fā)明的預(yù)測(cè)煤巷突出的逐段鉆進(jìn)流量法裝置的一優(yōu)選實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為根據(jù)圖1所示實(shí)施例中預(yù)測(cè)煤巷突出的逐段鉆進(jìn)流量法裝置的局部放大圖；
圖3為根據(jù)圖1所示實(shí)施例中預(yù)測(cè)煤巷突出的逐段鉆進(jìn)流量法裝置的電氣原理框圖；圖中，1、麻花鉆桿;2、封孔裝置;3、雙錐體過(guò)濾筒;4、導(dǎo)流裝置;5、流量管;6、高流速傳感器;7、低流速傳感器;8、煤肩漏斗；9、煤肩排出管；10、本安型數(shù)據(jù)采集處理器；11、手壓栗;12、煤電鉆。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖，通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0022]如圖1、圖2、圖3所示，一種預(yù)測(cè)煤巷突出的逐段鉆進(jìn)流量法，在煤巷工作面安置一個(gè)封孔裝置2，通過(guò)封孔裝置2向前方煤體打鉆，每送進(jìn)一根鉆桿，就按壓一次本安型數(shù)據(jù)采集處理器10上的電平開(kāi)關(guān)，逐段測(cè)定各段鉆孔鉆進(jìn)過(guò)程中的瓦斯涌出量，與臨界值相比，SP可判斷是否有哪一段鉆孔的瓦斯涌出量超標(biāo)，是否具有突出危險(xiǎn)性;如果煤巷工作面前方的煤層賦存差異較大，在巷道的另一邊再打一個(gè)預(yù)測(cè)鉆孔，根據(jù)兩次的測(cè)定結(jié)果，取最危險(xiǎn)的測(cè)定結(jié)果作為預(yù)報(bào)依據(jù)。
[0023]預(yù)測(cè)煤巷突出的逐段鉆進(jìn)流量法的具體步驟如下:
第一步，將流量管5和煤肩漏斗8及煤肩排出管9與封孔裝置2連接，將流量管5上的高流速傳感器6、低流速傳感器7與本安型數(shù)據(jù)采集處理器10相連，麻花鉆桿I從煤肩排出管9中直接插入，進(jìn)入到煤層中，后部連上煤電鉆12，即可進(jìn)行打鉆測(cè)試；
第二步，先向煤肩漏斗8中加滿煤肩，并在鉆進(jìn)過(guò)程中不斷將打鉆排出的煤肩加入煤肩漏斗8，保持煤肩漏斗8中的煤肩處于加滿狀態(tài)；啟動(dòng)本安型數(shù)據(jù)采集處理器10上的數(shù)據(jù)采集程序，開(kāi)始采集低流速傳感器7、高流速傳感器6及電平開(kāi)關(guān)的電流信號(hào)，同時(shí)按下電平開(kāi)關(guān)，隨后松開(kāi)，在采集的數(shù)據(jù)中，標(biāo)記出一小段高電平信號(hào);再啟動(dòng)煤電鉆12，帶動(dòng)麻花鉆桿I向煤層前方打鉆，同時(shí)記錄從鉆孔中涌出的瓦斯流量；
第三步，當(dāng)打完一根鉆桿后，停下煤電鉆12;拔下煤電鉆12與麻花鉆桿I之間的插銷，使得煤電鉆12與麻花鉆桿I脫尚，接入一根新的麻花鉆桿I ； 第四步，再次按下電平開(kāi)關(guān)，隨后松開(kāi)，啟動(dòng)煤電鉆12向煤層前方打鉆，繼續(xù)進(jìn)行測(cè)定工作；
第五步，當(dāng)鉆孔較深時(shí)，繼續(xù)上述同樣的步驟，直到麻花鉆桿I打到預(yù)定的深度為止，按下電平開(kāi)關(guān)，隨后松開(kāi)，標(biāo)示打鉆結(jié)束；點(diǎn)擊本安型數(shù)據(jù)采集處理器10上的數(shù)據(jù)采集程序，停止數(shù)據(jù)采集；
第六步，點(diǎn)擊本安型數(shù)據(jù)采集處理器10上的數(shù)據(jù)處理程序，將測(cè)定的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為各傳感器的瓦斯流量值，比較低流速傳感器7、高流速傳感器6測(cè)定的流量值，如果低流速傳感器7在測(cè)定范圍，則以低流速傳感器7的測(cè)定值為鉆孔的瓦斯流量值，如果低流速傳感器7的測(cè)定值達(dá)到或超出測(cè)定范圍，則以高流速傳感器6的測(cè)定值為鉆孔的瓦斯流量值，對(duì)每?jī)蓚€(gè)高電平信號(hào)之間的流量進(jìn)行計(jì)算，分別計(jì)算出每段鉆桿鉆進(jìn)期間的瓦斯涌出量；
第七步，點(diǎn)擊本安型數(shù)據(jù)采集處理器10上的顯示程序，在主機(jī)屏幕上顯示出沿孔深各段鉆孔的瓦斯涌出量曲線；
第八步，在沿孔深各段鉆孔的瓦斯涌出量曲線上看是否有超出臨界值的部位，如果全部低于臨界值，則預(yù)測(cè)無(wú)突出危險(xiǎn)性;若有，則預(yù)測(cè)有突出危險(xiǎn)性;根據(jù)工作面前方有多少段鉆孔的瓦斯涌出量低于臨界值的情況，也能夠確定該工作面下一掘進(jìn)循環(huán)的安全進(jìn)尺深度；
第九步，點(diǎn)擊本安型數(shù)據(jù)采集處理器10上的儲(chǔ)存程序，并賦予文件名，對(duì)本次預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存盤，結(jié)束測(cè)定工作。
[0024]—種預(yù)測(cè)煤巷突出的逐段鉆進(jìn)流量法的裝置，該裝置包括封孔裝置2，封孔裝置2的一部分設(shè)置在煤孔中，封孔裝置2的另一部分依次連接雙錐體過(guò)濾筒3、煤肩漏斗8和煤肩排出管9。封孔裝置2連接手壓栗11，手壓栗11將水注入到封孔膠囊中將封孔裝置2固定在煤體中，雙錐體過(guò)濾筒3出口端安裝有流量管5，流量管5內(nèi)安裝有導(dǎo)流裝置4，流量管5上安裝有高流速傳感器6和低流速傳感器7，高流速傳感器6和低流速傳感器7的輸出端分別通過(guò)導(dǎo)線與本安型數(shù)據(jù)采集處理器10的輸入端相連接，封孔裝置2內(nèi)穿插有麻花鉆桿1，麻花鉆桿I的尾端安裝有煤電鉆12。
[0025]本安型數(shù)據(jù)采集處理器10包括塑料殼體、變送器模塊、變送器電源模塊、便攜式PAD，電平開(kāi)關(guān)以及傳感器的插座，均按本質(zhì)安全型設(shè)計(jì)，符合防爆要求;在開(kāi)始鉆進(jìn)前、每裝上一節(jié)麻花鉆桿I后及最后結(jié)束鉆進(jìn)，都要按壓一次電平開(kāi)關(guān)，按壓后自動(dòng)彈起，在這一期間，采集的數(shù)據(jù)中產(chǎn)生了一段高電平的數(shù)據(jù)標(biāo)記。
[0026]變送器模塊包括單片機(jī)、無(wú)線發(fā)送模塊以及線性隔離和AD采集模塊;高流速傳感器6、低流速傳感器7和電平開(kāi)關(guān)的輸出端與線性隔離和AD采集模塊的輸入端相連，線性隔離和AD采集模塊又與單片機(jī)相連，單片機(jī)將處理的信號(hào)通過(guò)無(wú)線發(fā)送模塊傳輸?shù)奖銛y式PAD上，進(jìn)行儲(chǔ)存和顯示，并且在便攜式PAD顯示屏上能夠?qū)Σ杉降臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理和顯示；變送器電源模塊即為高流速傳感器6、低流速傳感器7、電平開(kāi)關(guān)供電，又為變送器模塊供電。變送器電源模塊包括電池、二級(jí)過(guò)流過(guò)壓短路保護(hù)模塊和電源變壓模塊。單片機(jī)采用MCU STM32F103型單片機(jī)。
[0027]便攜式PAD在測(cè)定過(guò)程中，始終監(jiān)測(cè)高流速傳感器的信號(hào)，一旦流速超過(guò)某一臨界值，即在便攜式PAD顯示屏上顯示噴孔警告，也提前告訴工作面操作人員麻花鉆頭I已經(jīng)進(jìn)入突出煤體。這一警告的目的一是告訴操作人員，鉆頭進(jìn)入突出煤體后，鉆進(jìn)過(guò)程中隨時(shí)會(huì)發(fā)生大的噴孔，也就是孔內(nèi)突出，容易推出鉆桿，發(fā)生突出危險(xiǎn)。如果不需要進(jìn)一步探測(cè)，可以就此結(jié)束鉆進(jìn)，通知防突人員采取防突措施。二是告訴操作人員，如果需要進(jìn)一步鉆進(jìn)，可以點(diǎn)擊便攜式PAD上顯示的警示內(nèi)容，便攜式PAD繼續(xù)顯示測(cè)定的數(shù)據(jù)，但操作人員應(yīng)避開(kāi)孔口方向，同時(shí)保持煤電鉆運(yùn)轉(zhuǎn)但停止進(jìn)鉆，敲擊雙錐體過(guò)濾筒3，迫使由噴孔推入到雙錐體過(guò)濾筒3下部的煤肩落下，疏通雙錐體過(guò)濾筒3內(nèi)的瓦斯通道，然后再繼續(xù)鉆進(jìn)，確保逐段鉆進(jìn)測(cè)定的瓦斯流量準(zhǔn)確。
[0028]以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作了說(shuō)明，但這些說(shuō)明不能被理解為限制了本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍由隨附的權(quán)利要求書限定，任何在本發(fā)明權(quán)利要求基礎(chǔ)上的改動(dòng)都是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種預(yù)測(cè)煤巷突出的逐段鉆進(jìn)流量法，其特征在于:在煤巷工作面安置一個(gè)封孔裝置(2)，通過(guò)封孔裝置(2 )向前方煤體打鉆，每送進(jìn)一根鉆桿，就按壓一次本安型數(shù)據(jù)采集處理器(10)上的電平開(kāi)關(guān)，逐段測(cè)定各段鉆孔鉆進(jìn)過(guò)程中的瓦斯涌出量，與臨界值相比，即可判斷是否有哪一段鉆孔的瓦斯涌出量超標(biāo)，是否具有突出危險(xiǎn)性;如果煤巷工作面前方的煤層賦存差異較大，在巷道的另一邊再打一個(gè)預(yù)測(cè)鉆孔，根據(jù)兩次的測(cè)定結(jié)果，取最危險(xiǎn)的測(cè)定結(jié)果作為預(yù)報(bào)依據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)煤巷突出的逐段鉆進(jìn)流量法，其特征在于，預(yù)測(cè)煤巷突出的逐段鉆進(jìn)流量法的具體步驟如下: 第一步，將流量管(5)和煤肩漏斗(8)及煤肩排出管(9)與封孔裝置(2)連接，將流量管(5)上的高流速傳感器(6)、低流速傳感器(7)與本安型數(shù)據(jù)采集處理器(10)相連，麻花鉆桿(I)從煤肩排出管(9)中直接插入，進(jìn)入到煤層中，后部連上煤電鉆(12)，即可進(jìn)行打鉆測(cè)試； 第二步，先向煤肩漏斗(8)中加滿煤肩，并在鉆進(jìn)過(guò)程中不斷將打鉆排出的煤肩加入煤肩漏斗(8)，保持煤肩漏斗(8)中的煤肩處于加滿狀態(tài)；啟動(dòng)本安型數(shù)據(jù)采集處理器(10)上的數(shù)據(jù)采集程序，開(kāi)始采集高流速傳感器(6)、低流速傳感器(7)及電平開(kāi)關(guān)的電流信號(hào)，同時(shí)按下電平開(kāi)關(guān)，隨后松開(kāi)，在采集的數(shù)據(jù)中，標(biāo)記出一小段高電平信號(hào)；再啟動(dòng)煤電鉆(12),帶動(dòng)麻花鉆桿(I)向煤層前方打鉆，同時(shí)記錄從鉆孔中涌出的瓦斯流量； 第三步，當(dāng)打完一根鉆桿后，停下煤電鉆(12);拔下煤電鉆(12)與麻花鉆桿(I)之間的插銷，使得煤電鉆(12 )與麻花鉆桿(I)脫尚，接入一根新的麻花鉆桿(I); 第四步，再次按下電平開(kāi)關(guān)，隨后松開(kāi)，啟動(dòng)煤電鉆(12)向煤層前方打鉆，繼續(xù)進(jìn)行測(cè)定工作； 第五步，當(dāng)鉆孔較深時(shí)，繼續(xù)上述同樣的步驟，直到麻花鉆桿(I)打到預(yù)定的深度為止，按下電平開(kāi)關(guān)，隨后松開(kāi)，標(biāo)示打鉆結(jié)束;點(diǎn)擊本安型數(shù)據(jù)采集處理器(10)上的數(shù)據(jù)采集程序，停止數(shù)據(jù)采集； 第六步，點(diǎn)擊本安型數(shù)據(jù)采集處理器(10)上的數(shù)據(jù)處理程序，將測(cè)定的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為各傳感器的瓦斯流量值，比較高流速傳感器(6)、低流速傳感器(7)測(cè)定的流量值，如果低流速傳感器(7)在測(cè)定范圍，則以低流速傳感器(7)的測(cè)定值為鉆孔的瓦斯流量值，如果低流速傳感器(7)的測(cè)定值達(dá)到或超出測(cè)定范圍，則以高流速傳感器(6)的測(cè)定值為鉆孔的瓦斯流量值，對(duì)每?jī)蓚€(gè)高電平信號(hào)之間的流量進(jìn)行計(jì)算，分別計(jì)算出每段鉆桿鉆進(jìn)期間的瓦斯涌出量； 第七步，點(diǎn)擊本安型數(shù)據(jù)采集處理器(10)上的顯示程序，在主機(jī)屏幕上顯示出沿孔深各段鉆孔的瓦斯涌出量曲線； 第八步，在沿孔深各段鉆孔的瓦斯涌出量曲線上看是否有超出臨界值的部位，如果全部低于臨界值，則預(yù)測(cè)無(wú)突出危險(xiǎn)性;若有，則預(yù)測(cè)有突出危險(xiǎn)性;根據(jù)工作面前方有多少段鉆孔的瓦斯涌出量低于臨界值的情況，也能夠確定該工作面下一掘進(jìn)循環(huán)的安全進(jìn)尺深度； 第九步，點(diǎn)擊本安型數(shù)據(jù)采集處理器(10)上的儲(chǔ)存程序，并賦予文件名，對(duì)本次預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存盤，結(jié)束測(cè)定工作。3.—種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1或2所述的預(yù)測(cè)煤巷突出的逐段鉆進(jìn)流量法的裝置，其特征在于:該裝置包括封孔裝置(2)，所述封孔裝置(2)的一部分設(shè)置在煤孔中，封孔裝置(2)的另一部分依次連接雙錐體過(guò)濾筒(3)和煤肩漏斗(8)，最后連接煤肩排出管(9)，所述雙錐體過(guò)濾筒(3)出口端安裝有流量管(5)，所述流量管(5)上安裝有低流速傳感器(7)和高流速傳感器(6)，所述低流速傳感器(7)和高流速傳感器(6)的輸出端分別通過(guò)導(dǎo)線與本安型數(shù)據(jù)采集處理器(10)的輸入端相連接，所述封孔裝置(2)內(nèi)穿插有麻花鉆桿(1)，所述麻花鉆桿(I)的尾端安裝有煤電鉆(12)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的預(yù)測(cè)煤巷突出的逐段鉆進(jìn)流量法的裝置，其特征在于:所述封孔裝置(2)連接手壓栗(11)，所述手壓栗(11)將水注入到封孔膠囊中將封孔裝置(2)固定在煤體中。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的預(yù)測(cè)煤巷突出的逐段鉆進(jìn)流量法的裝置，其特征在于:所述流量管(5)內(nèi)安裝有導(dǎo)流裝置(4)。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的預(yù)測(cè)煤巷突出的逐段鉆進(jìn)流量法的裝置，其特征在于:所述本安型數(shù)據(jù)采集處理器(10)包括變送器模塊、變送器電源模塊、便攜式PAD和電平開(kāi)關(guān)，所述變送器模塊包括單片機(jī)、無(wú)線發(fā)送模塊以及線性隔離和AD采集模塊； 所述低流速傳感器(7)、高流速傳感器(6)和電平開(kāi)關(guān)的輸出端與線性隔離和AD采集模塊的輸入端相連，所述線性隔離和AD采集模塊又與單片機(jī)相連，單片機(jī)將處理的信號(hào)通過(guò)無(wú)線發(fā)送模塊傳輸?shù)奖銛y式PAD上，進(jìn)行儲(chǔ)存和顯示，并且在便攜式PAD顯示屏上能夠?qū)Σ杉降臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理和顯示； 所述變送器電源模塊即為低流速傳感器(7)、高流速傳感器(6)、電平開(kāi)關(guān)供電，又為變送器模塊供電。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)測(cè)煤巷突出的逐段鉆進(jìn)流量法的裝置，其特征在于:所述變送器電源模塊包括電池、二級(jí)過(guò)流過(guò)壓短路保護(hù)模塊和電源變壓模塊。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)測(cè)煤巷突出的逐段鉆進(jìn)流量法的裝置，其特征在于:所述單片機(jī)采用MCU STM32F103型單片機(jī)。
【文檔編號(hào)】E21F7/00GK105927278SQ201610361531
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月27日
【發(fā)明人】蔣旭, 蔣承林, 陳松立, 張超杰, 唐俊, 陳裕佳, 李曉偉, 楊丁丁, 王超杰
【申請(qǐng)人】徐州恒安煤礦技術(shù)有限公司