本发明专利技术提供一种急倾斜采空区下部煤体瓦斯参数探测装置及探测方法，属于煤层气开发及瓦斯防治技术领域，装置包括可移动底座，其上设置有升降轴，升降台通过升降轴设置在可移动底座上，转台一端转动设置在升降台上，另一端与钻孔电动滑台的一端固定连接，钻孔电动滑台的另一端与电动滑轴滑动连接，电动滑轴前部设置有钻孔盘，钻孔盘前部设有多个钻孔轴，钻孔轴通过电机驱动，钻孔轴另一端与探测区和钻头依次连接，各个钻孔轴上的探测区在空间上呈与采动裂隙形成区域相吻合的半椭球体分布，探测区内设置有加压装置，加压装置用于使各个探测区内受到相同的压强。本发明专利技术可以提高瓦斯探测精度和作业效率，减少噪音的产生和对工作环境的污染。的污染。的污染。
【技术实现步骤摘要】
一种急倾斜采空区下部煤体瓦斯参数探测装置及方法
[0001]本专利技术涉及煤层气开发及瓦斯防治
，具体涉及一种急倾斜采空区下部煤体瓦斯参数探测装置及探测方法。
技术介绍
[0002]瓦斯气体探测器就是一款对瓦斯气体浓度进行监控的固定式安全仪器，采用进口气体传感器、催化燃烧式检测原理、自然扩散式检测方式，24小时实时监控瓦斯的现场浓度值，保证工人作业的安全性。
[0003]目前，煤矿井下以监测瓦斯浓度来判断空间内瓦斯分布规律，然而这种方法是在瓦斯涌出之后进行的数据监测，没有预测功能，一旦工作面瓦斯涌出超量，生产空间安全性很难保障，所以需要在煤巷掘进时同步对煤层瓦斯参数进行测量，减少探测时间，做到提前预警。
[0004]申请号为CN201920403059.3的专利提供了一种瓦斯突出掘进工作面瓦斯包随掘超前探测装置，将多个检波单元在待测煤层巷道壁帮沿远离挖掘面的方向依次布置，通过地震采集仪对三轴地震检波器的检测数据进行收集，以掘进工作面综掘机切割煤体产生的振动作为检测震源，能与掘进工作面掘进施工共存，加快了掘进进度，减少采用其他方式探测的时间和工作量。
[0005]虽然该技术在一定程度上提高了节约了瓦斯检测时间，但是仍然存在一定的不足。第一，只能在同一纵深上进行探测；第二，钻孔作业中震动强，运行中产生大量噪音，但该技术方案未对相关减震减噪的进行考虑；第三，钻孔作业中未考虑尘埃扬起污染工人作业环境如何解决。
[0006]由鉴于此，专利技术一种急倾斜采空区下部煤体瓦斯参数探测装置及探测方法是非常必要的。
技术实现思路
[0007]本专利技术克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种急倾斜采空区下部煤体瓦斯参数探测装置及探测方法，以实现在横向空间上多位置不同纵深探测瓦斯参数，精确测量，同时减少钻孔作业中噪音及尘埃污染。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种急倾斜采空区下部煤体瓦斯参数探测装置，包括可移动底座，所述可移动底座上设置有钻头机构，所述钻头机构包括升降轴、升降台、转台、钻孔电动滑台、电动滑轴、钻孔盘、钻孔轴、探测区和钻头，所述升降台通过升降轴设置在可移动底座上，所述转台一端转动设置在所述升降台上，另一端与所述钻孔电动滑台的一端固定连接，所述钻孔电动滑台的另一端与电动滑轴滑动连接，所述电动滑轴前部设置有钻孔盘，所述钻孔盘前部设有多个钻孔轴，所述钻孔轴通过电机驱动，所述钻孔轴另一端与探测区和钻头依次连接，各个钻孔轴上的探测区在空间上呈与采动裂隙形成区域相吻合的半椭球体分布，所述探测区内设置有加压装置，所述加压装置用
于使各个探测区内受到相同的压强；所述钻头前部设置有应力传感器。
[0009]所述电动滑轴上下部对称设有滑块，所述滑块两侧固定安装有第一弹簧，所述第一弹簧外侧连接有第一缓冲板，所述滑块上部固定设有第二弹簧，所述第二弹簧上部固定设有第二缓冲板。
[0010]所述可移动底座底部安装有移动轮，所述底座上部后侧设有驾驶舱，所述驾驶舱内部前侧安装有显示器，所述显示器内部设有CPU处理器，对急倾斜采空区下部煤体瓦斯参数进行测算，所述底座前部一侧安装有内装有水泵的水箱，所述水箱侧部设有升降液压泵，所述升降轴设置在升降液压泵上。
[0011]所述电机的主动转轴上设置主动齿轮，所述电机通过设置在钻孔盘内的齿轮和皮带传动，带动所述钻孔轴转动；所述钻孔轴、探测区和钻头之间通过螺栓依次连接。
[0012]所述探测区周向设置有一开口，所述开口两侧设置有滑道，所述滑道上部套接有滑门，所述探测区内部安装有瓦斯浓度探测器、瓦斯压力传感器以及加压装置。
[0013]所述瓦斯浓度探测器为矿用CJG光干涉式瓦斯浓度测定器，所述瓦斯压力传感器为GF型风流压力传感器，所述加压装置为可恒定加压KPa的恒压设备。
[0014]所述钻孔盘侧前方设有多个喷水口，所述喷水口后部连接有输水管，所述可移动底座上设置有内装水泵的水箱，所述水箱通过输水管给所述喷水口供水。
[0015]此外，本专利技术还提供了一种急倾斜采空区下部煤体瓦斯参数探测方法，采用两个权利要求1所述的一种急倾斜采空区下部煤体瓦斯参数探测装置实现，所述两个探测装置的钻头机构相对设置，使其各个钻孔轴上的探测区在空间上呈与采动裂隙形成区域相吻合的椭球体分布。
[0016]所述的一种急倾斜采空区下部煤体瓦斯参数探测方法，包括以下步骤：S1、在需挖掘处打若干窥视孔寻找采空区与煤层分界线，在分界线处预埋应力传感器，未钻进前，读取应力传感器读数，得到采空区与下部煤体交界处应力σ
交
；S2、将两个探测装置移动到顶板巷道与底板巷道挖掘处，从煤层上顶板和煤层底板处分别调整钻孔轴钻孔角度，且钻孔轴与煤层呈一定角度，角度范围15～45
°
；S3、启动钻头机构，通过不同长度的钻孔轴往煤层中钻孔，分别形成顶板钻孔、底板钻孔，同时喷水口喷洒水将钻孔尘埃降落；S4、探测区进入煤层后，控制滑门打开，瓦斯浓度探测器、瓦斯压力传感器实时检测参数，加压装置施加恒定压强100KPa；S5、将各个探测区的传感器检测到的数据上传，同时，根据钻头上的应力传感器实时检测钻头所受压力σ
测
，计算出实时钻孔长度h，根据历史数据和实时数据，显示瓦斯浓度和瓦斯压力的三维变化图。
[0017]所述步骤S5中，实时钻孔长度h的计算公式为：；式中：h表示钻孔的深度；σ
测
表示钻头前端应力传感器读数；ρ
煤
表示煤的密度；g表示重力加速度。
[0018]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：1、本专利技术提供了一种急倾斜采空区下部煤体瓦斯参数探测装置及探测方法，其可以形成与采动裂隙形成区域相吻合的椭球体探测位置，实现多位置多纵深同步探测，精度高，效率高。本专利技术通过两组探测装置同步钻孔形成与采动裂隙形成区域相吻合的椭球体测量空间进行同步测量，同时压力传感器实时测量钻孔深度，以此实现提高瓦斯探测精度和作业效率的目的。
[0019]2、充分减震，减少噪音。本专利技术在钻孔电动滑台与电机之间设置缓冲电动滑轴，通过其内部横竖向设置的多组缓冲弹簧吸收缓冲钻孔作业中的受力，减少噪音的产生。
[0020]3、降尘设置，减少对工作环境的污染。本专利技术在转台底部一圈设置有喷水口，在钻孔作业时，喷水口同步喷洒水雾将扬起的灰尘降下来，减少对工作环境的污染。
附图说明
[0021]图1是本专利技术实施例提供的一种急倾斜采空区下部煤体瓦斯参数探测装置的结构示意图；图2是图1的主视图；图3是本专利技术实施例使用结构示意图；图4是本专利技术实施例的使用时主视图；图5是本专利技术实施例中钻头旋至椭圆体的立面图；图6是本专利技术实施例中钻孔轨迹图；图7是本专利技术实施例中得到的浓度及压力变化图；图8是本专利技术实施例中钻头机构的结构示意图；图9是本专利技术实施例中电动滑轴的结构示意图；图10是图9中A处局部放大示意图；图11是本专利技术实施例中的钻头的结构示意图；图12是本专利技术实施例中钻孔本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种急倾斜采空区下部煤体瓦斯参数探测装置，其特征在于，包括可移动底座（1），所述可移动底座（1）上设置有钻头机构，所述钻头机构包括升降轴（7）、升降台（8）、转台（9）、钻孔电动滑台（10）、电动滑轴（11）、钻孔盘（13）、钻孔轴（14）、探测区（15）和钻头（16），所述升降台（8）通过升降轴（7）设置在可移动底座（1）上，所述转台（9）一端转动设置在所述升降台（8）上，另一端与所述钻孔电动滑台（10）的一端固定连接，所述钻孔电动滑台（10）的另一端与电动滑轴（11）滑动连接，所述电动滑轴（11）前部设置有钻孔盘（13），所述钻孔盘（13）前部设有多个钻孔轴（14），所述钻孔轴（14）通过电机（12）驱动，所述钻孔轴（14）另一端与探测区（15）和钻头（16）依次连接，各个钻孔轴（14）上的探测区（15）在空间上呈与采动裂隙形成区域相吻合的半椭球体分布，所述探测区（15）内设置有加压装置（153），所述加压装置（153）用于使各个探测区（15）内受到相同的压强；所述钻头（16）前部设置有应力传感器（161）。2.根据权利要求1所述的一种急倾斜采空区下部煤体瓦斯参数探测装置，其特征在于，所述电动滑轴（11）上下部对称设有滑块（111），所述滑块（111）两侧固定安装有第一弹簧（112），所述第一弹簧（112）外侧连接有第一缓冲板（113），所述滑块（111）上部固定设有第二弹簧（114），所述第二弹簧（114）上部固定设有第二缓冲板（115）。3.根据权利要求1所述的一种急倾斜采空区下部煤体瓦斯参数探测装置，其特征在于，所述可移动底座（1）底部安装有移动轮（2），所述底座（1）上部后侧设有驾驶舱（3），所述驾驶舱（3）内部前侧安装有显示器（4），所述显示器（4）内部设有CPU处理器，对急倾斜采空区下部煤体瓦斯参数进行测算，所述底座（1）前部一侧安装有内装有水泵的水箱（5），所述水箱（5）侧部设有升降液压泵（6），所述升降轴（7）设置在升降液压泵（6）上。4.根据权利要求1所述的一种急倾斜采空区下部煤体瓦斯参数探测装置，其特征在于，所述电机（12）的主动转轴（132）上设置主动齿轮（133），所述电机（12）通过设置在钻孔盘（13）内的齿轮和皮带传动，带动所述钻孔轴（14）转动；所述钻孔轴（14）、探测区（15）和钻头（16）之间通过螺栓依次连接。5.根据权利要求1所述的一种急倾斜采空区下部煤体瓦斯参数探测装置，其特征在于，所述探测区（15）周向设置有一开口，所述开口两侧设置有滑道（155），所述滑道（155）上部套接有滑门（154），所述探测区（15）内部安装有瓦斯浓度探测器（151）...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕晓波，年军，张兴华，邓春生，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
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