本发明专利技术公开了一种煤层突水探测和封堵装置及方法，该装置由煤层朝向含水层方向开设的探测孔，突水探测和封堵装置包括：易溶体，其固定安装在所述探测孔内，且其内部限定出两端敞开的易溶腔；壳体，可拆卸地配置在所述易溶腔内，具有相互连通的入口端和出口端，且所述入口端靠近煤层设置，所述出口端靠近含水层设置；湿度传感器，安装在所述出口端，配置为检测探测孔内的湿度；反应组件，固定在所述出口端，配置为与水反应产生热量；温度传感器，设置在所述反应组件内，配置为检测所述反应组件内的温度。该装置能够检测实现检测和封堵突水，可靠性较高，成本低。成本低。成本低。
【技术实现步骤摘要】
一种煤层突水探测和封堵装置及方法
[0001]本专利技术涉及煤层突水探测及封堵领域，尤其涉及一种煤层突水探测和封堵装置及方法。
技术介绍
[0002]煤炭是我国的主要能源之一，在我国的能源领域占着举足轻重的地位。随着煤炭需求的不断提升，开采煤炭的规模也逐渐增大，由于煤层开采地质条件的复杂，在开采过程中，往往很有可能出现煤层的突水。所以，如何准确探测煤层的突水，及时封堵突水，逐渐成为煤矿安全开采的重要一环。
[0003]现有的技术中，通过井下三维高密度层析成像技术可以查明断层内储水情况，但是，在探测过程中过于麻烦，成本较高；工作面的突水问题也没有得到彻底解决。本专利技术主要就是解决突水的探测问题和突水的防治问题，针对这种问题，提出了一套行之有效的突水探测和封堵装置及方法。
技术实现思路
[0004]本方案针对上文提出的问题和需求，提出一种煤层突水探测和封堵装置及方法，由于采取了如下技术特征而能够实现上述技术目的，并带来其他多项技术效果。
[0005]本专利技术的一个目的在于提出一种煤层突水探测和封堵装置，由煤层朝向含水层方向开设的探测孔，突水探测和封堵装置包括：
[0006]易溶体，其固定安装在所述探测孔内，且其内部限定出两端敞开的易溶腔；
[0007]壳体，可拆卸地配置在所述易溶腔内，具有相互连通的入口端和出口端，且所述入口端靠近煤层设置，所述出口端靠近含水层设置；
[0008]湿度传感器，安装在所述出口端，配置为检测探测孔内的湿度；
[0009]反应组件，固定在所述出口端，配置为与水反应产生热量；
[0010]温度传感器，设置在所述反应组件内，配置为检测所述反应组件内的温度。
[0011]另外，根据本专利技术的煤层突水探测和封堵装置及方法，还可以具有如下技术特征：
[0012]在本专利技术的一个示例中，当所述温度传感器检测到所述反应组件内的温度达到阈值温度时，还包括：
[0013]液态二氧化碳，由所述壳体的入口端向出口端注入，配置为通过液态二氧化碳的制冷作用暂时封堵突水区域；
[0014]生石灰，由易溶腔向突水区域注入，配置为通过生石灰与水反应生产氢氧化钙，并且氢氧化钙与液态二氧化碳反应生产碳酸钙而将突水区域封堵。
[0015]在本专利技术的一个示例中，还包括：单向阀，
[0016]所述单向阀安装在所述壳体内，且设置在所述入口端与所述出口端之间，配置为使得液态二氧化碳仅能够由入口端朝向出口端方向流动。
[0017]在本专利技术的一个示例中，所述单向阀包括：
[0018]开设于所述壳体内壁上的卡槽，且所述卡槽沿着壳体的延伸方向延伸；
[0019]挡板，适配在所述卡槽内，且能够沿着卡槽的延伸方向运动；
[0020]弹性件，一端与挡板相联接，另一端与所述壳体相联接，配置为使得所述挡板在弹性力的作用下始终具有恢复抵止在所述卡槽槽壁的初始位置的趋向力。
[0021]在本专利技术的一个示例中，所述弹性件为压缩弹簧、拉伸弹簧和弹片三者中的一者。
[0022]在本专利技术的一个示例中，所述反应组件包括：
[0023]反应盒，安装在所述壳体的出口端，且所述反应盒上具有与内部相连通的滤孔；
[0024]生石灰，容置在所述反应盒内，配置为当发生突水时，生石灰与水反应产生热量。
[0025]在本专利技术的一个示例中，还包括：计算机，
[0026]其与所述温度传感器、所述湿度传感相耦接，配置为基于所述温度传感器所检测的温度信号、所述湿度传感器检测的湿度信号判断煤层是否发生突水。
[0027]在本专利技术的一个示例中，所述易溶体为由聚碳酸酯制备而成。
[0028]在本专利技术的一个示例中，所述易溶体包括：
[0029]本体部，所述易溶腔沿着所述本体部的延伸方向设置；
[0030]凸起部，沿着所述本体部的周向方向由其外周壁向背离外周壁的方向延伸，且所述凸起部的外径由靠近含水层的一端朝向煤层的一侧逐渐增大。
[0031]本专利技术的另一个目的在于提出一种利用如上述所述煤层突水探测和封堵装置的突水探测和封堵方法，包括如下步骤：
[0032]S10：由煤层朝向含水层方向开设探测孔，并将突水探测和封堵装置安装在探测孔内；
[0033]S20：由突水探测和封堵装置的湿度传感器获得探测孔内的湿度信号、温度传感器获得反应组件的温度信号；
[0034]S30：基于所述湿度信号和所述温度信号判断所述煤层是否发生突水；
[0035]S40：当所述煤层发生突水时，由入口端向出口端注入液态二氧化碳而将突水区域暂时封堵；
[0036]S50：取出突水探测和封堵装置，向探测孔内注入生石灰，其中，生石灰与水反应生产氢氧化钙，并释放大量的热量，氢氧化钙与液态二氧化碳反应生产碳酸钙将突水区域封堵。
[0037]相较于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
[0038]1、本专利技术的突水检测可以准确的检测到井下的突水情况，而且相比于现有的检测装置，本专利技术的探测成本更低，大大减少了企业的支出，特别适用于实际矿井的应用。
[0039]2、本专利技术可以进行突水的封堵，如果遇到突水情况时，本专利技术可以进行有效的封堵；其中，装置中的易溶体和液态二氧化碳可以进行暂时的封堵，生石灰的注入可以进行永久封堵。
[0040]3、本专利技术中的封堵方式更加灵活，不一定是非得突水检测时进行封堵，如果在井下工作中，遇到突水情况，便可以直接用本专利技术中的封堵装置及方法进行封堵。
[0041]下文中将结合附图对实施本专利技术的最优实施例进行更加详尽的描述，以便能容易理解本专利技术的特征和优点。
附图说明
[0042]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下文中将对本专利技术实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本专利技术的一些实施例，而非将本专利技术的全部实施例限制于此。
[0043]图1为根据本专利技术实施例的煤层探测点位的布置示意图；
[0044]图2为根据本专利技术实施例的突水探测和封堵装置结构示意图；
[0045]图3为图2中的A向部分视图；
[0046]图4为根据本专利技术实施例的煤层突水探测和封堵装置的工作示意图(初始状态)；
[0047]图5为根据本专利技术实施例的煤层突水探测和封堵装置的工作示意图(注入液态二氧化碳)；
[0048]图6为根据本专利技术实施例的煤层突水探测和封堵装置的工作示意图(注入生石灰)；
[0049]图7为根据本专利技术实施例的煤层突水探测和封堵方法的步骤图。
[0050]附图标记列表：
[0051]突水区域600；
[0052]探测点500；
[0053]探测孔510；
[0054]岩层400；
[0055]含水层300；
[0056]煤层200；
[0057]突水探测和封堵装置100；
[0058]易溶体10；
[0059]易溶腔10本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种煤层突水探测和封堵装置，其特征在于，由煤层(200)朝向含水层(300)方向开设的探测孔(510)，突水探测和封堵装置(100)包括：易溶体(10)，其固定安装在所述探测孔(510)内，且其内部限定出两端敞开的易溶腔(10A)；壳体(20)，可拆卸地配置在所述易溶腔(10A)内，具有相互连通的入口端(21)和出口端(22)，且所述入口端(21)靠近煤层(200)设置，所述出口端(22)靠近含水层(300)设置；湿度传感器(30)，安装在所述出口端(22)，配置为检测探测孔(510)内的湿度；反应组件(40)，固定在所述出口端(22)，配置为与水反应产生热量；温度传感器(50)，设置在所述反应组件(40)内，配置为检测所述反应组件(40)内的温度。2.根据权利要求1所述的煤层突水探测和封堵装置，其特征在于，当所述温度传感器(50)检测到所述反应组件(40)内的温度达到阈值温度时，还包括：液态二氧化碳(60)，由所述壳体(20)的入口端(21)向出口端(22)注入，配置为通过液态二氧化碳(60)的制冷作用暂时封堵突水区域(600)；生石灰(70)，由易溶腔(10A)向突水区域(600)注入，配置为通过生石灰(70)与水反应生产氢氧化钙，并且氢氧化钙与液态二氧化碳(60)反应生产碳酸钙而将突水区域(600)封堵。3.根据权利要求2所述的煤层突水探测和封堵装置，其特征在于，还包括：单向阀(80)，所述单向阀(80)安装在所述壳体(20)内，且设置在所述入口端(21)与所述出口端(22)之间，配置为使得液态二氧化碳(60)仅能够由入口端(21)朝向出口端(22)方向流动。4.根据权利要求3所述的煤层突水探测和封堵装置，其特征在于，所述单向阀(80)包括：开设于所述壳体(20)内壁上的卡槽(23)，且所述卡槽(23)沿着壳体(20)的延伸方向(Y)延伸；挡板(81)，适配在所述卡槽(23)内，且能够沿着卡槽(23)的延伸方向(Y)运动；弹性件(82)，一端与挡板(81)相联接，另一端与所述壳体(20)相联接，配置为使得所述挡板(81)在弹性力的作用下始终具有恢复抵止在所述卡槽(23)槽壁的初始位置的趋向力。5.根据权利要求4所述的煤层突水探测...
【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，李佳程，张振宇，张村，曾世攀，郭鲁成，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。