一种预测煤巷突出的逐段钻进流量法及其装置，属于预测煤巷突出危险性的方法及装置；该装置由麻花钻杆，封孔装置，双锥体过滤筒,导流装置，流量管，低流速传感器，高流速传感器，煤屑漏斗，煤屑排出管，本安型数据采集处理器，手压泵和煤电钻构成；本发明专利技术将平板电脑与传感器技术结合，在煤巷钻进过程中通过逐段测定钻孔的瓦斯涌出量来预测各段煤体的突出危险性；采用本安型的数据采集处理器及电池供电，构成一种轻量化的预测煤巷突出的方法及装置；本装置结构轻便，使用简单，测试准确可靠，可以直接判断煤巷工作面前方是否有突出危险，突出危险煤体位置在哪，能够安全掘进多远。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种预测煤巷突出的流量法及其装置，特别是一种预测煤巷突出的逐段钻进流量法及其装置。
技术介绍
众所周知, 目前井下普遍采用的煤巷突出预测方法全是“点预测”方法，《防治煤与瓦斯突出规定》第74条规定:可以采用下列方法预测煤巷掘进工作面的突出危险性；1．钻屑指标法；2．复合指标法；3．R值指标法；4. 其他经试验证实有效的方法(钻屑温度，煤体温度，放炮后瓦斯涌出量等)。《防治煤与瓦斯突出规定》第75条，76条和77条分别规定了前3种常用的煤巷突出预测方法的应用步骤。这些方法的特点就是通过打钻测定煤巷工作面前方某点的指标与推荐的临界值对比，若大于临界值就预测为突出危险工作面，否则就预测为无突出危险的工作面。(参考文献：国家安全生产监督管理局，国家煤矿安全监察局制订，《防治煤与瓦斯突出规定》，煤炭工业出版社，2009年7月，P50～P54。)。这些方法来自于人们长期在现场生产过程中的经验总结，具有一定的参考价值。上述方法的不足之处在于:各地煤矿在生产实践中经常出现采用这些方法预测不准的情况，有的甚至出现低指标突出的事例，造成严重的伤亡事故，也给现场下井的工人造成严重的心理恐慌。其原因是，煤巷掘进过程中能否突出与卸压带的长短密切相关。卸压带长，则掘进在卸压带内进行，一般不会发生突出；当卸压带较短时，同样进尺的掘进很容易将具有高压瓦斯的软煤暴露，导致突出。早在60年代，前苏联的И.В.包布洛夫就观测到了这一现象。而目前的点预测方法所测的结果无法反映煤巷工作面前方实际的卸压带分布，也就无法准确预测煤巷工作面的突出危险性。2006年，我们提出了一种预测煤巷突出的连续钻进流量法及其装置。在这一专利技术中，首先通过煤巷工作面向煤巷前方的软煤层方向打一Φ85mm长900mm的孔，将封孔装置置入其中，使之膨胀后密封住钻孔；再将固气分离装置与封孔装置的下方相接，将麻花钻杆插入封孔装置后再通过伸缩管与岩石电钻上的推进杆连接；将放在岩石电钻后部的位移传感器上的钢丝绳挂接在岩石电钻后部；将固气分离装置上方的瓦斯气体出口用胶管通过过滤器与主机相连。通过伸缩管内的推杆将麻花钻杆向前推进，边打钻边探测钻孔中涌出的瓦斯流量。这一专利技术为现场提供了一种“线预测”的煤巷突出预测方法。但这个专利技术的缺陷是每当一根钻杆打完后需要把处于密闭的伸缩管打开，将推杆与麻花钻杆脱离后插入一根新的麻花钻杆，再合上伸缩管。由于麻花钻杆的接入很麻烦，同时在接入钻杆期间又有相当一部分瓦斯气体会泄漏，影响了该装备的使用。2014年，我们又提出了一种增阻导流连续钻进预测煤巷突出的流量法及其装置（ZL201410374949.8）。在这一专利技术中，通过一个可以外加煤屑的漏斗增加煤屑排出管的渗流阻力，将钻孔中涌出的瓦斯导向阻力较低的流量管，从而在工作面采用麻花钻杆连续钻进的条件下，将计算机与传感器技术结合以测定钻进过程的瓦斯涌出量及分布,构成一种连续钻进预测煤巷突出的方法。但在使用过程中，我们又发现，沿着煤层钻进过程中，当钻头进入到集中应力带时，钻头很难保持连续钻进过程，存在着卡钻的因素。为此，工人们不得不来回拖动煤电钻，疏通钻孔后再继续钻进，因此，在卡钻的位置，钻孔瓦斯流量的数据是叠加的，处理困难。此外，由于位移传感器和功率传感器需要采用井下127伏电源供电，主机需要采用笨重的隔爆腔体保护，这些都给井下操作人员使用该设备增添了难度，影响了该方法在煤矿井下的推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供预测煤巷突出的逐段钻进流量法及其装置，它并不详细记录打钻期间钻头每一刻的位置，只记录每根钻杆起始时间和结束时间和在这个过程中瓦斯的涌出情况。这样，就能计算出各段钻杆打钻期间涌出的瓦斯涌出量，这个瓦斯涌出量的大小与其所在位置煤层的压力，含量及煤体的强度都有关系，据此可以预测该段煤层是否具有突出危险。为煤矿现场的科学管理提供依据。本专利技术按以下技术方案实现：一种预测煤巷突出的逐段钻进流量法，在煤巷工作面安置一个封孔装置，通过封孔装置向前方煤体打钻，每送进一根钻杆，就按压一次本安型数据采集处理器上的电平开关，逐段测定各段钻孔钻进过程中的瓦斯涌出量，与临界值相比，即可判断是否有哪一段钻孔的瓦斯涌出量超标，是否具有突出危险性；如果煤巷工作面前方的煤层赋存差异较大，在巷道的另一边再打一个预测钻孔，根据两次的测定结果，取最危险的测定结果作为预报依据。预测煤巷突出的逐段钻进流量法的具体步骤如下：第一步，将流量管和煤屑漏斗及煤屑排出管与封孔装置连接，将流量管上的高流速传感器、低流速传感器与本安型数据采集处理器相连，麻花钻杆从煤屑排出管中直接插入，进入到煤层中，后部连上煤电钻，即可进行打钻测试；第二步，先向煤屑漏斗中加满煤屑，并在钻进过程中不断将打钻排出的煤屑加入煤屑漏斗，保持煤屑漏斗中的煤屑处于加满状态；启动本安型数据采集处理器上的数据采集程序，开始采集高流速传感器、低流速传感器及电平开关的电流信号，同时按下电平开关，随后松开，在采集的数据中，标记出一小段高电平信号；再启动煤电钻，带动麻花钻杆向煤层前方打钻，同时记录从钻孔中涌出的瓦斯流量；第三步，当打完一根钻杆后，停下煤电钻；拔下煤电钻与麻花钻杆之间的插销，使得煤电钻与麻花钻杆脱离，接入一根新的麻花钻杆；第四步，再次按下电平开关，随后松开，启动煤电钻向煤层前方打钻，继续进行测定工作；第五步，当钻孔较深时，继续上述同样的步骤，直到麻花钻杆打到预定的深度为止，按下电平开关，随后松开，标示打钻结束；点击本安型数据采集处理器上的数据采集程序，停止数据采集；第六步，点击本安型数据采集处理器上的数据处理程序，将测定的电流信号转换为各传感器的瓦斯流量值，比较高流速传感器、低流速传感器测定的流量值，如果低流速传感器在测定范围，则以低流速传感器的测定值为钻孔的瓦斯流量值，如果低流速传感器的测定值达到或超出测定范围，则以高流速传感器的测定值为钻孔的瓦斯流量值，对每两个高电平信号之间的流量进行计算，分别计算出每段钻杆钻进期间的瓦斯涌出量；第七步，点击本安型数据采集处理器上的显示程序，在主机屏幕上显示出沿孔深各段钻孔的瓦斯涌出量曲线；第八步，在沿孔深各段钻孔的瓦斯涌出量曲线上看是否有超出临界值的部位，如果全部低于临界值，则预测无突出危险性；若有，则预测有突出危险性；根据工作面前方有多少段钻孔的瓦斯涌出量低于临界值的情况，也能够确定该工作面下一掘进循环的安全进尺深度；第九步，点击本安型数据采集处理器上的储存程序，并赋予文件名，对本次预测的数据进行存盘，结束测定工作。一种预测煤巷突出的逐段钻进流量法的装置，该装置包括封孔装置，所述封孔装置的一部分设置在煤孔中，封孔装置的另一部分依次连接双锥体过滤筒和煤屑漏斗，最后连接煤屑排出管，所述双锥体过滤筒出口端安装有流量管，所述流量管上安装有低流速传感器和高流速传感器，所述低流速传感器和高流速传感器的输出端分别通过导线与本安型数据采集处理器的输入端相连接，所述封孔装置内穿插有麻花钻杆，所述麻花钻杆的尾端安装有煤电钻。优选的是，所述封孔装置连接手压泵，所述手压泵将水注入到封孔胶囊中将封孔装置固定在煤体中。优选的是，所述流量管内安装有导流装置。优选的是，所述本安型数据采集处理器包括变送器模块、变送器电源模块、便携式PAD和电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种预测煤巷突出的逐段钻进流量法，其特征在于：在煤巷工作面安置一个封孔装置（2），通过封孔装置（2）向前方煤体打钻，每送进一根钻杆，就按压一次本安型数据采集处理器（10）上的电平开关，逐段测定各段钻孔钻进过程中的瓦斯涌出量，与临界值相比，即可判断是否有哪一段钻孔的瓦斯涌出量超标，是否具有突出危险性；如果煤巷工作面前方的煤层赋存差异较大，在巷道的另一边再打一个预测钻孔，根据两次的测定结果，取最危险的测定结果作为预报依据。
【技术特征摘要】
1.一种预测煤巷突出的逐段钻进流量法，其特征在于：在煤巷工作面安置一个封孔装置（2），通过封孔装置（2）向前方煤体打钻，每送进一根钻杆，就按压一次本安型数据采集处理器（10）上的电平开关，逐段测定各段钻孔钻进过程中的瓦斯涌出量，与临界值相比，即可判断是否有哪一段钻孔的瓦斯涌出量超标，是否具有突出危险性；如果煤巷工作面前方的煤层赋存差异较大，在巷道的另一边再打一个预测钻孔，根据两次的测定结果，取最危险的测定结果作为预报依据。2.根据权利要求1所述的预测煤巷突出的逐段钻进流量法，其特征在于，预测煤巷突出的逐段钻进流量法的具体步骤如下：第一步，将流量管（5）和煤屑漏斗（8）及煤屑排出管（9）与封孔装置（2）连接，将流量管（5）上的高流速传感器（6）、低流速传感器（7）与本安型数据采集处理器（10）相连，麻花钻杆（1）从煤屑排出管（9）中直接插入，进入到煤层中，后部连上煤电钻（12），即可进行打钻测试；第二步，先向煤屑漏斗（8）中加满煤屑，并在钻进过程中不断将打钻排出的煤屑加入煤屑漏斗（8），保持煤屑漏斗（8）中的煤屑处于加满状态；启动本安型数据采集处理器（10）上的数据采集程序，开始采集高流速传感器（6）、低流速传感器（7）及电平开关的电流信号，同时按下电平开关，随后松开，在采集的数据中，标记出一小段高电平信号；再启动煤电钻（12），带动麻花钻杆（1）向煤层前方打钻，同时记录从钻孔中涌出的瓦斯流量；第三步，当打完一根钻杆后，停下煤电钻（12）；拔下煤电钻（12）与麻花钻杆（1）之间的插销，使得煤电钻（12）与麻花钻杆（1）脱离，接入一根新的麻花钻杆（1）；第四步，再次按下电平开关，随后松开，启动煤电钻（12）向煤层前方打钻，继续进行测定工作；第五步，当钻孔较深时，继续上述同样的步骤，直到麻花钻杆（1）打到预定的深度为止，按下电平开关，随后松开，标示打钻结束；点击本安型数据采集处理器（10）上的数据采集程序，停止数据采集；第六步，点击本安型数据采集处理器（10）上的数据处理程序，将测定的电流信号转换为各传感器的瓦斯流量值，比较高流速传感器（6）、低流速传感器（7）测定的流量值，如果低流速传感器（7）在测定范围，则以低流速传感器（7）的测定值为钻孔的瓦斯流量值，如果低流速传感器（7）的测定值达到或超出测定范围，则以高流速传感器（6）的测定值为钻孔的瓦斯流量值，对每两个高电平信号之间的流量进行计算，分别计算出每段钻杆钻进期间的瓦斯涌出量；第七步，点击本安型数据采集处理器（10）上...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋旭，蒋承林，陈松立，张超杰，唐俊，陈裕佳，李晓伟，杨丁丁，王超杰，
申请(专利权)人：徐州恒安煤矿技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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