【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤层掏穴卸压，尤其涉及一种基于应力监测的煤层掏穴卸压范围测定装置及方法。
技术介绍
1、预抽煤层瓦斯是治理瓦斯突出的主要手段。目前多采用抽采钻孔掏煤措施，进行卸压或者增透处理，减少储层瓦斯膨胀内能的储存，从而预抽煤层瓦斯以降低煤层瓦斯含量，进而降低工作面瓦斯涌出量，达到治理瓦斯的目的。其中，抽采钻孔的孔间距是影响瓦斯抽采效果的重要因素，而卸压影响范围是抽采钻孔的孔间距设计的重要依据。所以，较为准确地测定煤层掏穴卸压影响范围，可有效指导抽采钻孔设计，对防治突出及瓦斯超限具有十分重要的意义。
2、传统的卸压范围考察方法通常是通过测定抽采孔两侧考察孔的瓦斯浓度和流量以确定卸压范围，而并非侧重于直接监测煤层的应力状态，测定结果直观性不足。
3、因此，现在设计了一种能够通过应力感应器直接对煤层的应力状态进行监测，直观性较高的基于应力监测的煤层掏穴卸压范围测定装置及方法。
技术实现思路
1、为了克服现有技术通常是通过测定抽采孔两侧考察孔的瓦斯浓度和流量以确定卸压范围，测定结果直观性不足的缺点，本专利技术提供一种能够通过应力感应器直接对煤层的应力状态进行监测，直观性较高的基于应力监测的煤层掏穴卸压范围测定装置及方法。
2、技术方案如下：一种基于应力监测的煤层掏穴卸压范围测定装置及方法，包括有安装罐、监测机构和固定机构，安装罐上设有用于对煤层的应力状态进行监测的监测机构，安装罐下部设有用于进行固定的固定机构。
3、作为上述方案的改进，监
4、作为上述方案的改进，固定机构包括有固定盒、活塞、固定脚、扭簧和撑杆，安装罐下部转动式连接有固定盒，固定盒内部滑动式连接有活塞，固定盒左右两部均转动式连接有固定脚，固定脚均与固定盒之间连接有多个扭簧，活塞下部左右对称转动式连接有撑杆，撑杆末端均与相邻的固定脚转动式连接，安装罐位于考察孔内部之后，在压力作用下带动活塞向下进行移动，活塞向下移动通过撑杆带动固定脚向两侧进行转动张开卡入煤层，扭簧受力发生形变，从而对固定盒进行安装固定。
5、作为上述方案的改进，固定脚下部均设有凸块，便于固定脚卡入煤层。
6、作为上述方案的改进，还包括有能够对连接盖进行封堵的封堵机构，封堵机构包括有油管接头、高压油管、固定块、封堵阀和弹簧，连接盖前部滑动式连接有油管接头，油管接头上侧连接有高压油管，连接盖中部下侧连接有固定块，固定块上滑动式连接有封堵阀，封堵阀与固定块之间连接有弹簧，加压完成后向上拉动高压油管，使得油管接头在连接盖上向上进行滑动，油管接头向上滑动过程中对封堵阀进行挤压使其向后进行滑动，弹簧受力拉伸，油管接头与封堵阀脱离后，弹簧回弹带动封堵阀向前进行滑动对油管接头进行固定，从而避免安装罐内的液压油泄漏。
7、作为上述方案的改进，还包括有能够带动安装罐进行转动的调向机构，调向机构包括有上固定座、下固定座、连接头和膨胀管，安装罐下部前侧连接有上固定座，固定盒上部前侧连接有下固定座，上固定座中部前侧连接有连接头，上固定座与下固定座之间连接有膨胀管，连接头通过上固定座与膨胀管之间连通，通过高压油泵将液压油注入连接头，再通过上固定座将液压油输送至膨胀管，膨胀管发生膨胀推动上固定座进行移动，上固定座移动带动安装罐进行转动，安装罐转动带动应力感应器进行移动调节。
8、作为上述方案的改进，还包括有吊耳，连接盖上侧连接有多个吊耳，将绳索与吊耳连接，便于将安装罐吊装至考察孔内。
9、作为上述方案的改进，还包括有以下步骤：
10、s1:在打钻地点布置考察孔，施工到煤厚中间部位，各考察孔的孔底与煤层走向保持在同一条直线，且考察孔和抽采孔倾向一致；
11、s2：考察孔打孔完毕后，利用压风法排除孔内的积水和煤屑，之后退出孔内全部钻杆；
12、s3：将连接好并检查合格的安装罐整体推送至各考察孔的孔底，推送过程中让定向栓、定向标线与基准方向保持一致，使得应力感应器均朝向抽采孔；
13、s4:对应力感应器进行加压固定后，注入水泥浆进行封孔至见煤点，待返浆即止；
14、s5：施工抽采孔，并对抽采孔进行掏穴作业；
15、s6：采集并存储考察孔内的应力变化数据，数据采集间隔时间为5min，并将数据导入计算机，从而观测应力变化；
16、s7：根据各个考察孔的应力数据，绘制出各考察孔应力数据随时间的变化曲线，分析各考察孔周围煤层的应力变化规律，并确定该煤层穿层钻孔掏穴卸压范围。
17、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1、本专利技术通过高压油泵将液压油注入安装罐内，在压力作用下通过移动筒带动平衡架以及应力感应器向相互远离的一侧进行移动直至与考察孔内壁接触，能够达到通过应力感应器直接对煤层的应力状态进行监测，直观性较高的效果。
18、2、本专利技术通过油管接头向上滑动对封堵阀进行挤压使其向后滑动，油管接头与封堵阀脱离后，在弹簧的作用下带动封堵阀向前滑动对油管接头进行固定，能够达到避免安装罐内的液压油泄漏影响监测结果的效果。
19、3、本专利技术通过高压油泵将液压油注入连接头，再通过上固定座将液压油输送至膨胀管，膨胀管发生膨胀推动上固定座和安装罐进行移动，能够达到带动应力感应器进行移动调节，使应力感应器朝向抽采孔的效果。
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1.一种基于应力监测的煤层掏穴卸压范围测定装置及方法，其特征是，包括有安装罐(1)、监测机构(2)和固定机构(3)，安装罐(1)上设有用于对煤层的应力状态进行监测的监测机构(2)，安装罐(1)下部设有用于进行固定的固定机构(3)。
2.按照权利要求1所述的一种基于应力监测的煤层掏穴卸压范围测定装置及方法，其特征是，监测机构(2)包括有连接盖(20)、密封块(21)、移动筒(22)、应力感应器(23)和平衡架(24)，安装罐(1)上侧卡接有连接盖(20)，安装罐(1)内部左右对称连接有密封块(21)，密封块(21)上均滑动式连接有移动筒(22)，移动筒(22)均与安装罐(1)滑动式连接，左部的移动筒(22)左侧连接有应力感应器(23)，右部的移动筒(22)右侧连接有平衡架(24)，通过高压油泵将液压油注入安装罐(1)内，在压力作用下通过移动筒(22)带动平衡架(24)以及应力感应器(23)向相互远离的一侧进行移动直至与考察孔内壁接触，经过与煤岩体短暂的动态耦合，实现煤岩体应力与内部油压的平衡，接着通过应力感应器(23)对煤层的应力状态进行监测即可，在密封块(21)的作用
3.按照权利要求2所述的一种基于应力监测的煤层掏穴卸压范围测定装置及方法，其特征是，固定机构(3)包括有固定盒(30)、活塞(31)、固定脚(32)、扭簧(33)和撑杆(34)，安装罐(1)下部转动式连接有固定盒(30)，固定盒(30)内部滑动式连接有活塞(31)，固定盒(30)左右两部均转动式连接有固定脚(32)，固定脚(32)均与固定盒(30)之间连接有多个扭簧(33)，活塞(31)下部左右对称转动式连接有撑杆(34)，撑杆(34)末端均与相邻的固定脚(32)转动式连接，安装罐(1)位于考察孔内部之后，在压力作用下带动活塞(31)向下进行移动，活塞(31)向下移动通过撑杆(34)带动固定脚(32)向两侧进行转动张开卡入煤层，扭簧(33)受力发生形变，从而对固定盒(30)进行安装固定。
4.按照权利要求3所述的一种基于应力监测的煤层掏穴卸压范围测定装置及方法，其特征是，固定脚(32)下部均设有凸块，便于固定脚(32)卡入煤层。
5.按照权利要求4所述的一种基于应力监测的煤层掏穴卸压范围测定装置及方法，其特征是，还包括有能够对连接盖(20)进行封堵的封堵机构(4)，封堵机构(4)包括有油管接头(40)、高压油管(4001)、固定块(41)、封堵阀(42)和弹簧(43)，连接盖(20)前部滑动式连接有油管接头(40)，油管接头(40)上侧连接有高压油管(4001)，连接盖(20)中部下侧连接有固定块(41)，固定块(41)上滑动式连接有封堵阀(42)，封堵阀(42)与固定块(41)之间连接有弹簧(43)，加压完成后向上拉动高压油管(4001)，使得油管接头(40)在连接盖(20)上向上进行滑动，油管接头(40)向上滑动过程中对封堵阀(42)进行挤压使其向后进行滑动，弹簧(43)受力拉伸，油管接头(40)与封堵阀(42)脱离后，弹簧(43)回弹带动封堵阀(42)向前进行滑动对油管接头(40)进行固定，从而避免安装罐(1)内的液压油泄漏。
6.按照权利要求5所述的一种基于应力监测的煤层掏穴卸压范围测定装置及方法，其特征是，还包括有能够带动安装罐(1)进行转动的调向机构(5)，调向机构(5)包括有上固定座(50)、下固定座(51)、连接头(52)和膨胀管(53)，安装罐(1)下部前侧连接有上固定座(50)，固定盒(30)上部前侧连接有下固定座(51)，上固定座(50)中部前侧连接有连接头(52)，上固定座(50)与下固定座(51)之间连接有膨胀管(53)，连接头(52)通过上固定座(50)与膨胀管(53)之间连通，通过高压油泵将液压油注入连接头(52)，再通过上固定座(50)将液压油输送至膨胀管(53)，膨胀管(53)发生膨胀推动上固定座(50)进行移动，上固定座(50)移动带动安装罐(1)进行转动，安装罐(1)转动带动应力感应器(23)进行移动调节。
7.按照权利要求6所述的一种基于应力监测的煤层掏穴卸压范围测定装置及方法，其特征是，还包括有吊耳(6)，连接盖(20)上侧连接有多个吊耳(6)，将绳索与吊耳(6)连接，便于将安装罐(1)吊装至考察孔内。
8.按照权利要求7所述的一种基于应力监测的煤层掏穴卸压范围测定装置及方法，其特征是，还包括有以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于应力监测的煤层掏穴卸压范围测定装置及方法，其特征是，包括有安装罐(1)、监测机构(2)和固定机构(3)，安装罐(1)上设有用于对煤层的应力状态进行监测的监测机构(2)，安装罐(1)下部设有用于进行固定的固定机构(3)。
2.按照权利要求1所述的一种基于应力监测的煤层掏穴卸压范围测定装置及方法，其特征是，监测机构(2)包括有连接盖(20)、密封块(21)、移动筒(22)、应力感应器(23)和平衡架(24)，安装罐(1)上侧卡接有连接盖(20)，安装罐(1)内部左右对称连接有密封块(21)，密封块(21)上均滑动式连接有移动筒(22)，移动筒(22)均与安装罐(1)滑动式连接，左部的移动筒(22)左侧连接有应力感应器(23)，右部的移动筒(22)右侧连接有平衡架(24)，通过高压油泵将液压油注入安装罐(1)内，在压力作用下通过移动筒(22)带动平衡架(24)以及应力感应器(23)向相互远离的一侧进行移动直至与考察孔内壁接触，经过与煤岩体短暂的动态耦合，实现煤岩体应力与内部油压的平衡，接着通过应力感应器(23)对煤层的应力状态进行监测即可，在密封块(21)的作用下能够提高移动筒(22)与安装罐(1)之间的密封性。
3.按照权利要求2所述的一种基于应力监测的煤层掏穴卸压范围测定装置及方法，其特征是，固定机构(3)包括有固定盒(30)、活塞(31)、固定脚(32)、扭簧(33)和撑杆(34)，安装罐(1)下部转动式连接有固定盒(30)，固定盒(30)内部滑动式连接有活塞(31)，固定盒(30)左右两部均转动式连接有固定脚(32)，固定脚(32)均与固定盒(30)之间连接有多个扭簧(33)，活塞(31)下部左右对称转动式连接有撑杆(34)，撑杆(34)末端均与相邻的固定脚(32)转动式连接，安装罐(1)位于考察孔内部之后，在压力作用下带动活塞(31)向下进行移动，活塞(31)向下移动通过撑杆(34)带动固定脚(32)向两侧进行转动张开卡入煤层，扭簧(33)受力发生形变，从而对固定盒(30)进行安装固定。
4.按照权利要求3所述的一种基于应力监测的煤层掏穴卸压范围测定装置及方法，其特征是，固定脚(32)下部均设有凸块，便于固定脚(32)卡入煤...
【专利技术属性】
技术研发人员：苗育生，王亮，王操，黄以寿，唐义生，刘敏轩，战南，
申请(专利权)人：淮北矿业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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