一种双孔测压用瓦斯压力测定装置的制作方法

本实用新型属于煤矿安全测定技术领域，涉及用于煤矿井下进行松软破裂煤层瓦斯压力测定，尤其涉及一种双孔测压用瓦斯压力测定装置。

背景技术：

近十年来，国内外对煤层瓦斯参数(瓦斯压力、瓦斯含量、透气性等)尤其是瓦斯压力测定方面，进行大量卓有成效的研究。瓦斯压力是瓦斯动力灾害预测预防的核心参数，目前在瓦斯压力测定方面主要采用直接测定法，根据封孔原理的不同，一般分为被动式与主动式两种。被动式封孔测定法采用黄泥、水泥沙浆、胶圈、胶囊等进行封孔测定，由于该方法对钻孔周边微裂隙缺乏封堵能力，故而容易发生瓦斯泄漏，造成所测瓦斯压力值偏低。主动式封孔测压方法在20世纪80年代由周世宁院士等提出，其基本原理是用固体封液体、用液体封气体，且封孔液体的压力始终高于瓦斯压力，被称为准确测定煤层瓦斯压力的有效方法。

上述各种煤层瓦斯压力技术为确保煤矿的安全生产起到了有力的技术支撑，但是在生产实践中目前的各种测试技术也存在不同的缺陷和局限性，比如一般情况下在岩层巷道测定瓦斯压力较为准确可靠，但是在煤层巷道尤其是松软破裂煤层中采用相同的技术方案往往很难测定出较为准确可靠的数据。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的是提供一种结构简单，在测定的过程中能够对测定孔进行有效密封，提高测定精度，且使用在松软破裂煤层瓦斯压力测定范围采用梯次注浆封堵裂隙和加固围岩的“双孔测压”模式的双孔测压用瓦斯压力测定装置。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案，一种双孔测压用瓦斯压力测定装置，包括：

测定管，固定设在测定孔中并与测定孔的孔壁密封连接；

驱动电机，固定连接在测定管的顶部，且该驱动电机的驱动轴与延伸到测定管内的丝杠螺柱固定连接；

封堵机构，活动连接在丝杠螺柱上端，且在膨胀时对所述测定管进行封堵；

移动机构，螺纹连接在丝杠螺柱上，且在丝杠螺柱转动时，沿着所述丝杠螺柱上下运动，该移动机构上设有用于检测瓦斯压力的压力传感器。

所述封堵机构包括相互平行设置的上支撑圆板和下支撑圆板，所述上支撑圆板和下支撑圆板的中部通过连接管固定连接，且该连接管的两端分别穿过上支撑圆板和下支撑圆板；

所述上支撑圆板和下支撑圆板之间设有圆环气囊，该圆环气囊的中部套设在连接管上，且与连接管固定连接；

所述圆环气囊上设有进气口，该进气口与穿在上支撑圆板上的进气管线连通，所述圆环气囊在充气时，发生膨胀与测定管的内壁密封贴合；

所述丝杠螺柱穿过连接管且与该连接管通过密封轴承固定连接。

所述移动机构包括机构本体，所述压力传感器镶嵌在该机构本体一侧，所述机构本体上固定连接有与丝杠螺柱螺纹配合的丝杠螺母，所述机构本体的上端与封堵机构的下部通过伸缩杆连接。

所述测定管的顶部固定设有连接法兰，所述驱动电机与该连接法兰固定连接。

所述圆环气囊与连接管的外壁硫化为一体。

所述丝杠螺母穿在所述机构本体的中部，且该丝杠螺母的两端分别延伸到机构本体的上下两个端面外，所述伸缩杆是两个，分别位于丝杠螺柱的两侧。

本实用新型的有益效果是：能够使用在“双孔测压”模式中，在测定的过程中能够对测定管进行有效的封堵，同时在测定时能够沿测定管进行上下移动，提高了瓦斯压力测定值的精度。

附图说明

图1是本实用新型使用状态结构示意图；

图2是本实用新型中封堵机构结构示意图；

图3是本实用新型中移动机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例1

如图1所示一种双孔测压用瓦斯压力测定装置，包括：

测定管4，固定设在测定孔3中并与测定孔3的孔壁密封连接；在使用时，件该测定管4插入到钻好的测定孔3中，并进行封堵；

驱动电机6，固定连接在测定管4的顶部，且该驱动电机6的驱动轴与延伸到测定管4内的丝杠螺柱10固定连接；所述的驱动电机6与测定管4顶部设有的连接法兰5固定连接，能够驱动电机6稳定的连接在所述的测定管4上，同时不影响到所述驱动电机6的正常工作；

封堵机构7，活动连接在丝杠螺柱10上端，且在膨胀时对所述测定管4进行封堵；

该封堵机构7如图2所示相互平行设置的上支撑圆板701和下支撑圆板702，该上支撑圆板701和下支撑圆板702的直径小于测定管4的管径，保证该封堵机构7能够放入到所述的测定管4中，所述上支撑圆板701和下支撑圆板702的中部通过连接管704固定连接，且该连接管704的两端分别穿过上支撑圆板701和下支撑圆板702；或所述上支撑圆板701和下支撑圆板702的中心设有圆孔，所述连接管固定连接在上支撑圆板701和下支撑圆板702之间，且该上支撑圆板701和下支撑圆板702的圆孔与连接管的中心线位于同一条直线上；通过所述连接管和上支撑圆板701和下支撑圆板702形成封堵机构7的骨架；

所述上支撑圆板701和下支撑圆板702之间设有圆环气囊703，该圆环气囊703的中部套设在连接管704上，且与连接管704固定连接；所述圆环气囊由橡胶材料构成，且该圆环气囊703的圆环部与连接管704硫化一体，该圆环气囊在充气状态时，发生膨胀，圆环气囊与测定管的内壁密封切合，有效的对所述的测定管进行了密封连接；

所述圆环气囊703上设有进气口，该进气口与穿在上支撑圆板701上的进气管线706连通，所述圆环气囊703在充气时，发生膨胀与测定管4的内壁密封贴合；具体的是该进气管线706与外接的气泵通过气阀连通；

所述丝杠螺柱10穿过连接管704且与该连接管704通过密封轴承705固定连接，采用所述密封轴承705能够保证所述丝杠螺柱能够相对封堵机构进行转动，同时还能够起到密封的作用，避免因与丝杠螺柱10转动连接时，密封不稳定的情况发生，具体的是在所述的连接管704的上下两端内分别连接有密封轴承705，所述丝杠螺柱10的上端不设有螺纹，该不具有螺纹段的丝杠螺柱10与两个密封轴承705的内圈固定连接，保证其密封性；

移动机构9，螺纹连接在丝杠螺柱10上，且在丝杠螺柱10转动时，沿着所述丝杠螺柱10上下运动，该移动机构9上设有用于检测瓦斯压力的压力传感器902。

如图3所述移动机构9包括机构本体901，所述压力传感器902镶嵌在该机构本体901一侧，所述机构本体901上固定连接有与丝杠螺柱10螺纹配合的丝杠螺母903，所述机构本体901的上端与封堵机构7的下部通过伸缩杆8连接。所述的压力传感器902选用目前最常用的井底瓦斯压力传感器，如瓦斯压力测定表等常规的仪器，所述的丝杠螺母903与丝杠螺柱螺纹连接，同时该机构本体901与封堵机构通过伸缩杆固定连接，在使用时，因所述的封堵机构与结构本体901通过伸缩杆固定连接，因此在所述丝杠螺柱发生转动时，所述的机构本体不会因丝杠螺柱带动发生转动，顺从所述丝杠螺柱进行上下移动，带动压力传感器902在测定管中进行上下移动，能够全方位的对测定管中的压力进行测试，提高测试的精度；

具体的是所述丝杠螺母903穿在所述机构本体901的中部，且该丝杠螺母903的两端分别延伸到机构本体901的上下两个端面外，所述伸缩杆8是两个，分别位于丝杠螺柱10的两侧；将所述的丝杠螺母903设在机构本体901的中部，避免发生左右晃动的情况，所述的伸缩杆随着所述机构本体901上下移动进行同步伸缩，该伸缩杆主要起到的作用是防止所述的机构本体跟随丝杠螺柱发生转动，同时能够随着机构本体进行伸缩。

在使用的过程中，将所述装置安装在测定管上，然后通过气泵对封堵装置进行充气，该封堵装置与测定管密封贴合，此时可以关闭气泵，同时关闭气阀，也可以继续打开气泵，保证封堵装置内的气压，能够稳定的与测定管进行贴合，当所述封堵装置封堵完成后，开启驱动电机，所述驱动电机带动丝杠螺柱发生正传或反转，所述移动结构在该丝杠螺柱进行上下移动，该移动机构上的压力传感器902用于对测定管中的气压记性检测。

具体在整个双孔测压过程中，按照如下步骤进行|：

注浆前准备工作，将注浆材料(水泥和粉煤灰)、钻探设备、注浆设备(本实施例使用的注浆设备为2zbq-50/2同步型气动注浆泵)、管道运输到需要进行测定的点，然后设备的安装；

钻孔：当设备安装完成后，选定测定孔3和注浆孔钻孔1的位置，保证注浆孔和测定孔之间的孔距为2.5m-3.5m，本实施例选定的孔距为2.5m选定钻孔的位置后，通过钻探设备在压力测定范围的煤层钻两个直径为75-93mm、的测定孔3和注浆孔1；本实施例中测定孔1和注浆孔3的孔径选取与瓦斯压力侧孔保持一致，取值为75mm，钻孔的深度选定为10m，避免现场实测过程中使用多套钻头和钻杆；

在完成钻孔后，并用压缩空气吹干净浮煤屑。

下管柱：在测定孔3和注浆孔1中分别插入长度为测定孔深度二分之一的测定管4和长度为注浆孔深度十分之三的注浆管2，并对插入到测定管4和注浆管2进行封孔；本实施例中采用的测定管3的长度为5m，注浆管2的的长度为3m，将注浆管2和测定管4分别插入到注浆孔1和测定孔3后，采用掘进巷道内常用的膨胀水泥及时封孔，确保所述的注浆管和测定管能够与注浆孔和测定孔进行密封固定连接。

注浆材料调配：项目成员调试注浆设备，根据注浆参数优化分析的结果，调配注浆材料，并将两种主要材料水泥和粉煤灰按照3:7的配比分别置于两个浆液桶，搅拌均匀，根据本项目研究成果，在进行加水搅拌时，首先按水固比1:1.2加料、加水，其后水固比依次为1:1.3、1:1.4和1:1.5依次加水进行充分的搅拌混合；

对煤层巷道围岩松动圈测定，采用围岩松动圈测试仪对松软破裂煤层巷道帮部破裂深度进行测定，具体采用ba—ii型围岩松动圈测试仪对松软破裂煤层巷道帮部破裂深度进行测定；

注浆：注浆浆液调配完成搅拌均匀之后，将注浆泵两个吸浆管放入浆液桶内，并通过流量控制来实现水泥和粉煤灰的配比要求，当测定管有浆液流出时，暂时停止注浆，将测定管外部端头折弯并用钢丝扎紧，然后继续注浆；在注浆的过程中，注浆压力p取2～3mpa，以保证在采用梯次注浆条件下浆液主断面扩散半径达到2倍以上的瓦斯抽采影响半径；

完成注浆：当注浆过程中出现测场煤壁有浆液溢出时，暂停注浆，间隔30min之后继续注浆，直至注浆压力达到2.8mpa时，终止注浆；

为了防治未初凝的浆液喷出，终止注浆之后禁止立刻拆除外部注浆管，等稳定1h之后再拆除外部注浆管和设备

瓦斯压力测定：完成注浆加固24h后，在测定孔中进行完成主动式煤层瓦斯压力的测定。

在测定时，打开气泵为所述的封堵装置进行充气，该封堵装置发生碰撞与测定管4密封贴合，实现对测定管的封孔，然后启动驱动电机，所述驱动电机带动丝杠螺柱发生正传或反转，所述移动结构在该丝杠螺柱进行上下移动，该移动机构上的压力传感器902用于对测定管中的气压记性检测。

具体的对松软破裂煤体进行瓦斯测定时，松动圈测定、梯次注浆加固、瓦斯压力测定三项步骤按照先后逐个进行，不能交叉；梯次注浆加固工序结束之后超过24h，进行主动式煤层瓦斯压力测定

采用“双孔测压”模式，该现场实验方法包括松软破裂煤层巷道围岩松动圈测定、煤层巷道围岩梯次注浆加固、主动式煤层瓦斯压力测定仪现场测定三项程序，三项程序顺序进行，通过松软煤层巷道围岩梯次注浆封堵破裂裂隙和强化围岩，保证瓦斯压力测定过程中的气密性，实现松软煤层瓦斯压力的准确高效的测定。本现场实验方法能够提高松软破裂煤层瓦斯压力测定的成功率，提高瓦斯压力测定的效果，进而可松软破裂煤层瓦斯抽放工艺参数优化提供可靠依据。本现场实验方法程序简单，操作方便，成本低廉，成功率高。

以上实施例仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。