一种直接快速测定煤层钻孔深度的装置与方法与流程

本发明涉及一种测定煤层钻孔深度的装置与方法，特别是关于一种能够直接快速测定煤层钻孔深度的装置与方法。

背景技术：

众所周知，抽采是瓦斯治理的根本性技术措施，而钻孔抽采又是最为常用的煤层瓦斯预抽方法。

利用钻孔抽采煤层瓦斯，就必须向预抽区域的煤层施工瓦斯抽采钻孔；在现行的市场经济条件下，施工人员的工资收入直接取决于其累计施工钻孔的长度，并且，对于单个钻孔来说，钻孔深度越大，施工难度越大；因此，往往存在钻孔施工人员虚报钻孔深度的现象。

虚报钻孔深度，必然导致钻孔施工不到位，应该抽放的瓦斯没有进行抽放，或者抽放不达标；当回采该区域的煤层时，就会出现瓦斯超限，甚至于发生煤与瓦斯突出或瓦斯爆炸事故。

目前，在测定煤层钻孔深度方面，主要有如下工艺与方法：利用声波反射法检测钻孔深度、轮式钻孔深度测量仪及钻孔深度测量方法、利用弹性波回波测距原理测量钻杆长度并反推钻孔深度、根据液压钻机推进油缸进程所用液压油的总量来确定钻孔的深度、采用磁感应测量钻孔深度、利用拉绳式长度传感器测定钻孔深度和采用微震定位测定瓦斯抽放钻孔深度等。

上述方法对测量煤层钻孔深度，起到了重要作用；但是，也或多或少的存在一些局限性，如经济成本性问题、测量精度与准确性问题和测定结果的直观性与操作的简便性问题等。

为进一步丰富煤层钻孔深度的测定方法，提高煤层钻孔深度测定工作的简便性与经济性和测定结果的准确性与直观性，有效防止由于瓦斯抽放钻孔施工不到位所引起的事故，有必要对测定煤层钻孔深度的新方法进行探索。

技术实现要素：

本发明所要解决的主要技术问题是提供一种能够直接快速测定煤层钻孔深度的装置与方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种能够直接快速测定煤层钻孔深度的装置，包括移动装置，使移动装置产生前进力的翼部，向翼部施加力使翼部打开或闭合的动力系统，其中动力系统包括高压气罐和可气化固体颗粒，高压气体产生的压力远高于固体颗粒气化产生的压力；所述移动装置为一个空心结构，两端设有圆锥状端头；所述翼部由多片叶片组成，叶片均布在移动装置的外部，其一端与移动装置的中、后部铰接，另一端向移动装置的后端沿伸，能够相对于移动装置作径向打开和闭合运动；所述移动装置的腔体中部设有隔板，将移动装置内部分隔成两个相对封闭的空间；其中，后部空间通过胶管与高压气罐连接，前部空间内盛装有可气化固体颗粒，两个空间的壁上均周向设置有多个排气孔，排气孔的排气方向均向翼部的连接部位倾斜。

所述翼部的连接部位设置限制翼部打开角度的限位装置。所述限位装置为卡箍或者弹性部件，使翼部最大打开状态下，外缘的直径小于钻孔内径。

所述胶管上设置刻度。

所胶管缠绕于一电缆转筒上，转筒的两端设置限位盘面，其中一个限位盘面上连接手把。

所述电缆转筒还可以设置为另一种结构，包括一个固定转筒和一个活动转筒，活动转筒套装在固定转筒的外部，其中一个限位盘面与固定转筒连接；另一个限位盘面与活动转筒连接，并设有转动手把。这种设计提高了电缆转筒的适用性。

所述移动装置为中间粗两头细的纺锤状。

一种利用直接快速测定煤层钻孔浓度的装置进行钻孔浓度测量的方法：

步骤1）将移动装置放入待测煤层钻孔，并预先放置好可气化固体颗粒；

步骤2）开启高压气罐，高压气体经过胶管进入移动装置的后端腔体，并经后部腔体上的排气孔喷出，打开附着在移动装置周围的叶片形成翼部，并通过对叶片施压推动移动装置快速向钻孔深部移动，此时，胶管在移动装置的带动下，也跟着移动，并且电缆转筒旋转，释放出更长的胶管；

步骤3）当移动装置到达煤层钻孔底端时，无法继续移动，此时，读取孔口位置的胶管长度，在加上移动装置自身的长度，即为该煤层钻孔的深度；

步骤4）测量结束后，关闭高压气罐，叶片在移动装置前端可气化固体颗粒升华所产生的气体压力作用下闭合，此时，旋转把手，采用电缆转筒缠绕胶管，将移动装置拔出，以备下次测量。

本发明的有益效果是：本发明可为企业提供一种能够直接快速测定煤层钻孔深度的装置与方法，该装置以高压气体为动力，通过胶管将高压气体传递给附着在移动装置周围的叶片，并推动移动装置快速进入煤层钻孔底端，最终通过进入钻孔的胶管长度和移动装置的自身长度来确定钻孔深度；测定工艺较为简单，测定工作耗时量少，可快速得出结果，由于是直接测量，因而结果的可靠性比较高。

本发明在移动装置的周围安设叶片，在其内部安设隔板，前端放置可气化固体颗粒，后端接可通高压气体的胶管，且高压气体的压力要远高于固体颗粒气化产生的压力，前端出气孔向后开口，后端出气孔向前开口；上述设计，可确保充入高压气体时，叶片张开，推动移动装置快速向前移动，关闭高压气体时，叶片合拢，与移动装置形成一体且外表光滑，向后移动时不会产生额外的阻力，便于快速拔出钻孔。

附图说明

附图1为一种能够直接快速测定煤层钻孔深度的装置的结构示意图。

附图2为移动装置的放大示意图。

图中标记如下：高压气罐1、胶管2、阀门3、电缆转筒4、把手5、移动装置6、叶片7、分隔板8和可气化固体颗粒9。

具体实施方式

如附图1所示，一种能够直接快速测定煤层钻孔深度的装置，它包括1个高压气罐1、1根胶管2、1个电缆转筒4、1个移动装置6、1组叶片7、1个分隔板8和一些可气化固体颗粒9。

将分隔板8放置于移动装置6的内部，采用强力胶与移动装置6粘结在一起；可气化固体颗粒9放置于移动装置6的前端腔体中。

叶片7放置于移动装置6的外围中后部，采用合页联接，并在合页上加设一道卡箍，可防止叶片的张开角度过大。也可以用铰链连接，在连接处设置弹簧或弹片等弹性限位部件，防止叶片张开角度过大。

胶管2与移动装置6和高压气罐1之间采用螺纹联接，并直接缠绕在电缆转筒4上。阀门3安设在胶管2上，两头均采用螺纹联接；

把手5与电缆转筒4相连，采用电焊联接。使用时，电缆转筒4可转动的安装于某一处，旋转把手5时，电缆转筒4的筒带动胶管2一起旋转，但是，整体结构不会移动。

本发明的一个实施例如下：

高压气罐1为一个氮气瓶，直径219mm，气瓶总高1450mm，容积40L；胶管2的制作材料为橡胶，外径10mm，壁厚2mm，长约100m。

阀门3为手动截止阀；电缆转筒4为移动式电缆盘；把手5为一个钢管，外径10mm，壁厚2mm，长约100mm。

移动装置6的制作材料为抗静电硬质塑料，壳厚2mm，长200mm，中部最粗处直径40mm；移动装置6的中部凿有孔，共7圈，每圈12个，每个小孔直径为1mm，前半部分的孔开口方向向后，后半部分的孔开口方向向前；从这两部分小孔出来的气体分别从前后两个方向给安装在移动装置6周围的叶片7施加力的作用；叶片7共4组，在移动装置6周围包裹一圈，制作材料为抗静电硬质塑料，壳厚2mm，长100mm。

分隔板8的制作材料为抗静电硬质塑料，直径36mm，厚4mm；可气化固体颗粒9为干冰（固态二氧化碳），体积充满移动装置6的前端。

本发明的工作过程如下：

将分隔板8放置于移动装置6的内部，采用强力胶与移动装置6粘结在一起；将可气化固体颗粒9放置在移动装置6的前端腔体中；安设叶片7，并用卡箍包裹移动装置6的中部。

让胶管2在电缆转筒4上预先盘好，采用胶管2分别联接好移动装置6和高压气罐1，并安设好阀门3；将移动装置6放置在待测煤层钻孔，做好一切准备工作。

打开阀门3，高压气体经胶管2进入移动装置6的后端，再通过移动装置6上预留的小孔到达壳体外面，冲开叶片7，并通过叶片7将力传递给移动装置6，使得移动装置6和叶片7一起带着胶管2迅速向前移动；胶管2带动电缆转筒4转动，增加未缠绕的胶管2的长度。

待胶管2不再移动时，记录煤层钻孔入口处的胶管2长度，再加上移动装置6的长度，即为该煤层钻孔深度。

关闭阀门3，停止向胶管2输入高压气体；此时，可气化固体颗粒9的蒸气通过移动装置6上预留的孔反向压迫叶片7，叶片7收拢, 便于通过胶管2将其拔出；旋转把手5，带动电缆转筒4转动，通过它转缠胶管2，并通过胶管2带动移动装置6向后移动，直至将其拔出。