一种煤层冲孔形状的测定装置的制作方法

本实用新型涉及煤层冲孔形状测定领域，具体涉及一种煤层冲孔形状的测定装置。

背景技术：

煤炭资源作为我国的主体能源，消费占比60%以上。而因瓦斯引起的煤炭事故频发制约了煤炭安全开采。瓦斯抽采是煤矿安全开采的必要途径，在我国大多煤层地质条件复杂，煤层透气性差，严重制约瓦斯抽采效率。必须通过水力冲孔、水力割缝、等强化措施提升效率，而水力冲孔因为操作简单、适应性强被广泛的应用于我国瓦斯抽采困难的矿井。

水力冲孔是通过高压水射流在煤层造穴产生孔洞，以此达到卸压增透的目的。孔洞的大小与形状直接影响着卸压范围和效果，因此定量的考查冲孔孔洞形状尤为重要。

现有技术无法准确定量的测定还原煤层水力冲孔造穴成孔的形状，常用的方法有钻孔窥视仪观察和钻孔出煤量计算反推。钻孔出煤量计算反推法假设孔洞为圆柱形不符合实际情况。两种方法都仅凭经验无法准确判断孔洞形状及边界。公开号为cn109083637a的中国实用新型专利申请，公开了“一种井下煤层水力冲孔造穴孔径测量装置及方法”，其通过机械式测量杆对孔洞范围进行测量。此种通过张开测量杆测定方式存在缺陷，孔洞形状不规则时，无法准确测量孔径。同时计算繁琐，效果不太理想，需要大量人工操作。

技术实现要素：

针对上述存在的技术不足，本实用新型的目的是提供一种煤层冲孔形状的测定装置，其通过旋转的激光测距仪来测量其到周围孔壁的距离，能够测量不规则的孔洞形状，使用简单且较为精准。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供一种煤层冲孔形状的测定装置，包括伸缩杆，所述伸缩杆的伸出端连接有空心的轨道杆，所述轨道杆上嵌套有测距盒，所述测距盒内设置有与所述轨道杆滑动连接的第一齿轮，所述第一齿轮、所述测距盒以及所述轨道杆同轴线设置，所述第一齿轮上固定有固定杆，所述固定杆远离所述第一齿轮的一端穿进所述轨道杆内部并固定有第一微型电机，所述第一微型电机的输出轴设置有第二齿轮，所述轨道杆内还设置有与所述第二齿轮啮合的条形齿板，所述测距盒内壁上还固定有第二微型电机，所述第二微型电机的输出轴连接有与所述第一齿轮啮合的第三齿轮，所述第一齿轮上固定设置有若干个将其贯穿的限位杆，所述限位杆的两端分别抵在所述测距盒的两侧内壁上，所述测距盒内还设置有激光测距仪，所述激光测距仪的测距端伸出所述测距盒之外。

优选地，所述轨道杆上开有供所述固定杆滑动的条形槽。

优选地，所述伸缩杆伸出端与所述轨道杆的连接方式为螺纹连接。

优选地，所述测距盒上开有供所述轨道杆穿过的通孔，所述通孔的直径与所述轨道杆外径相适配。

优选地，所述条形齿板与所述轨道杆水平共向且长度相同。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型使用的激光测距仪测量精度极高；远程控制测量操作进行，减少人工操作，有效降低测量误差；本实用新型能够高效，准确地实现造穴孔洞孔径、孔深测量，还原孔洞形态，同时操作简单，准确可靠，适应性强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种煤层冲孔形状的测定装置的安装示意图；

图2为本实用新型实施例提供的第一齿轮、第一微型电机以及条形齿板的连接示意图；

图3为本实用新型实施例提供的测距盒、第二微型电机、第二齿轮、第一齿轮以及轨道杆的连接示意图。

附图标记说明：

1、伸缩杆，2、轨道杆，3、测距盒，4、第一齿轮，5、条形齿板，6、第一微型电机，7、第二齿轮，8、第二微型电机，9、第三齿轮，10、固定杆，11、限位杆，12、激光测距仪。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图3所示，一种煤层冲孔形状的测定装置，包括伸缩杆1，所述伸缩杆1的伸出端连接有空心的轨道杆2，所述轨道杆2上嵌套有测距盒3，所述测距盒3内设置有与所述轨道杆2滑动连接的第一齿轮4，所述第一齿轮4、所述测距盒3以及所述轨道杆2同轴线设置，所述第一齿轮4上固定有固定杆10，所述固定杆10远离所述第一齿轮4的一端穿进所述轨道杆2内部并固定有第一微型电机6，所述第一微型电机6的输出轴设置有第二齿轮7，所述轨道杆2内还设置有与所述第二齿轮7啮合的条形齿板5，所述测距盒3内壁上还固定有第二微型电机8，所述第二微型电机8的输出轴连接有与所述第一齿轮4啮合的第三齿轮9，所述第一齿轮4上固定设置有若干个将其贯穿的限位杆11，所述限位杆11的两端分别刚好接触所述测距盒3的两侧内壁即可，所述测距盒3内还设置有激光测距仪12，所述激光测距仪12的测距端伸出所述测距盒3之外。

所述轨道杆2上开有供所述固定杆10滑动的条形槽。

所述伸缩杆1伸出端与所述轨道杆2的连接方式为螺纹连接。

所述测距盒3上开有供所述轨道杆2穿过的通孔，所述通孔的直径与所述轨道杆2外径相适配。

所述条形齿板5与所述轨道杆2水平共向且长度相同。

一种煤层冲孔形状测定装置的使用方法，包括以下步骤：

1）利用工具对煤层进行钻孔，直至钻孔与水力冲孔的孔洞连通；

2）将所述的第一微型电机、第二微型电机以及激光测距仪分别与外部控制器电性连接，将激光测距仪与外部显示器电性连接，显示器用于外部人员读取测距的数值；

3）利用伸缩杆推动轨道杆从钻孔进入到孔洞，直至轨道杆顶端超过孔洞深度；

4）控制测距盒达到孔洞最深部，启用激光测距仪开始测量孔洞形状，先顺时针方向旋转18°进行一次测距，以此类推直至旋转360°后激光测距仪复位，然后逆时针方向旋转18°进行一次测距，以此类推直至旋转360°后激光测距仪复位，保证该装置中用到的电线不会发生缠绕损坏；

5）控制测距盒向靠近伸缩杆方向移动0.25m，启用激光测距仪开始测量孔洞形状，先顺时针方向旋转18°进行一次测距，以此类推直至旋转360°后激光测距仪复位，然后逆时针方向旋转18°进行一次测距，以此类推直至旋转360°后激光测距仪复位，保证该装置中用到的电线不会发生缠绕损坏；

6）循环步骤5）直至测距盒运动距离超过孔洞的孔深；

7）将步骤4）-步骤6）采集的数据进行汇总，绘制出孔洞的形状结构图。

步骤4）中，利用控制器控制第一微型电机6转动，通过第二齿轮7与条形齿板5的啮合，第一微型电机6带动自身与第一齿轮4的滑动位移，并利用限位杆11同时带动测距盒一起运动。

步骤4）中，利用控制器控制第二微型电机8转动，通过第三齿轮9与第一齿轮4的啮合来控制测距盒3的旋转位移。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。