煤層瓦斯壓力對瓦斯災害防治工作的成效有很大影響,煤層里的瓦斯壓力值能否被準確獲取直接關系到瓦斯災害防治工作的嚴謹性。瓦斯壓力是一個重要指標,不但可以用來作為判定煤與瓦斯突出危險性的參考,也是核驗瓦斯抽采效果的基本參數(shù)。多年來,國內外對如何獲取更準確的瓦斯壓力值的研究從未間斷,故而相繼產生了間接法和直接法兩大測壓方法。這兩種方法由于各種因素的影響在一定程度上都有各自的弊端,其中直接法測定煤層瓦斯壓力作為主要測壓手段,其主要影響因素之一的封孔工藝多年來一直在不斷改進。本文提出一種基于環(huán)形暗扣裝置（內含花瓣狀葉片渦輪）自封孔傳感測壓的方法,環(huán)形暗扣裝置加裝在測壓桿、鉆桿基體外圍,在測壓鉆孔成型后,通過鉆機帶動測壓桿、鉆桿反轉實現(xiàn)裝置啟動使花瓣狀葉片渦輪展開嵌入煤壁,結合傳感器壓力測量技術可實現(xiàn)快速集成的密封,使密封質量得到提高。新型測壓工藝主要由瓦斯壓力傳感器、特制測壓桿、特制鉆桿、有線傳輸、單片機開發(fā)板等組成。其測壓原理為:測壓桿安裝在鉆頭與第一鉆桿之間,且隨鉆進入測壓孔內,打鉆完成后,鉆機帶動鉆桿和測壓桿反轉實現(xiàn)自封孔,布置在測壓桿上的瓦斯壓力傳感器開始工作收集壓力信號,通過有線傳輸將壓... 

【文章來源】：華北科技學院河北省

【文章頁數(shù)】：114 頁

【學位級別】：碩士

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技術路線圖

18根據(jù)1n＞2n，可知p1tdd＜p2tdd，即隨著時間變化瓦斯壓力呈現(xiàn)較高的變化率，因此瓦斯測壓室空間越小，其中瓦斯壓力達到平衡的時間也就越短。在實際瓦斯壓力測定時，煤層中的瓦斯賦存量是有限的，并且鉆孔周圍的瓦斯含量也是有限的，當煤層滲透系數(shù)較小時，周圍瓦斯來不及滲透到鉆孔周圍。而對于具有良好透氣性的煤層，鉆孔瓦斯源較大會遠遠不斷的補充鉆孔中的瓦斯。中國相當多的煤層屬于低滲煤層，瓦斯流場較小且滲透速度較慢，鉆孔中瓦斯來源量有限，這也會影響瓦斯壓力測定結果。綜上所述，我們可以得出：測壓氣室體積越小，氣室內與煤層瓦斯流場達到平衡的時間越短、測得的結果越精確，所以在滿足現(xiàn)場施工條件的情況下，封孔的長度應盡可能長。2.2.4封孔工藝鉆孔的密閉性能直接影響瓦斯壓力測定結果的準確性，不同的密封技術具有不同的密封效果，會對瓦斯壓力的測定結果的準確性產生很大影響，因此要根據(jù)實際情況選擇不同的封孔工藝。當在煤體內開挖鉆孔時，破壞了煤層中三向應力的受力狀態(tài)，原始巖層受力改變，相應得產生應力集中區(qū)域。由于應力作用改變，鉆孔周圍的煤體發(fā)生形變，這種形變會一直延伸到鉆孔深部的煤層，如圖2-3所示逐次分有破裂區(qū)、塑性區(qū)以及彈性區(qū)。觀察圖2-3可以發(fā)現(xiàn)，孔隙和裂隙在破裂區(qū)和塑性區(qū)的發(fā)育較好，其滲透率與原始煤體相比大10~103倍。巷道內的空氣極易通過該區(qū)域流入鉆孔。圖2-3鉆孔周圍煤巖體狀態(tài)分布Figure2-3Statedistributionofcoalandrockaroundtheborehole鉆孔傳感測壓技術是通過花瓣狀葉片渦輪（布置于測壓桿和鉆桿上的環(huán)形暗扣裝置里）和鉆孔鉆屑自封孔的雙重封堵方法來實現(xiàn)鉆孔密封的。該新型封孔方

211-主機2-操縱臺3-泵站4-履帶車體5-穩(wěn)固裝置圖3-1ZDY4000L型鉆機結構示意圖Figure3-1ZDY4000LRigstructurediagram3.3鉆桿改進（Drillpipetoimprove）鉆桿是鉆機進行打鉆作業(yè)的重要組成部分，鉆桿結構不僅影響鉆孔鉆進的深度，而且對排渣動力以效率的提高有關鍵作用。以下對外平鉆桿和螺旋鉆桿，刻槽鉆桿和肋骨鉆桿，三棱鉆桿，異形鉆桿以及隨鉆自封孔特制鉆桿進行分析介紹：（1）外平鉆桿和螺旋鉆桿外平鉆桿和螺旋鉆桿在煤礦打鉆作業(yè)中最為常見，其中外平鉆桿利用流體原理進行排渣，煤體堅固性系數(shù)f＜0.8時多采用高壓空氣排渣，而煤堅固性系數(shù)f≥0.8的煤層根據(jù)實際情況可選用水力或風力排渣方式。螺旋鉆桿是在鉆機鉆進過程中利用螺旋葉片和煤渣之間產生的作用力將煤渣排出鉆孔，在排渣鉆具中螺旋鉆桿較為優(yōu)越。外平鉆桿和螺旋鉆桿如圖3-2所示。表3-1和3-2列出了兩種鉆桿的規(guī)格。


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