CN102445710A - 一种用于覆岩导水裂隙带监测***的探测钻进装置 - Google Patents

Abstract

一种用于覆岩导水裂隙带监测***的探测钻进装置，包括钻头、钻杆和连接柄；钻头通过第一连接器连接钻杆，钻杆通过第二连接器连接连接柄，连接器上套置有封堵胶囊，封堵胶囊为空心结构，可通过注水膨胀；还包括第一进水管和第二进水管，第一进水管沿钻杆的轴向从第二连接器延伸至第一连接器，且其至少有一部分位于第一连接器和钻杆之间并至少有一部分位于第二连接器和钻杆之间，第一进水管在封堵胶囊的空心结构内部具有至少一个出水口；第二进水管至少有一部分位于封堵胶囊和钻杆之间，第二进水管在封堵胶囊之间具有至少一个出水口。

Description

一种用于覆岩导水裂隙带监测***的探测钻进装置

技术领域

本发明涉及一种煤矿用于探测覆岩导水裂隙带发育高度的设备，尤其涉及一种用于覆岩导水裂隙带高度自动监测***的双进水探测钻头。

背景技术

在煤矿中，尤其是裂隙带发育较成熟的煤矿顶板中，常常需要使用注水测漏失量的方法来检测顶板裂隙的大小，即通过专用设备向煤层顶板钻孔，向钻孔的某一区段内注水，水通过裂隙向顶板中渗透，当注水达到饱和时，根据实际注水量，也就是漏失量，判断顶板中裂隙的大小，从而得出裂隙的发育程度。

目前的双端封堵覆岩导水裂隙带探测设备中，如CN01886543A，其探测头杆为空心结构，进水管都设置在探测头杆的内部，探测头刚性差，无法设置在钻机上使用，在工作时需要先使用钻机钻出探测孔，再手工向孔内下入探测头。因此，其具体探测段的位置主要靠人工测量和记录，在井下环境较恶劣的情况下，容易产生误记或错记，且当探测孔内壁有轻微塌陷时，靠手工可能无法***探测头，这时就需要重新钻孔，不但费时费力，还需要重新寻找探测位置，极大的影响了覆岩导水裂隙带的探测工作。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种用于覆岩导水裂隙带监测***的探测钻进装置，包括钻头、钻杆和连接柄；

所述钻头通过第一连接器连接所述钻杆，所述第一连接器上套置有前封堵胶囊；

所述钻杆通过第二连接器连接所述连接柄，所述第二连接器上套置有后封堵胶囊；

所述前封堵胶囊和所述后封堵胶囊为空心结构，可通过注水膨胀，膨胀前的所述前封堵胶囊的直径小于所述第一连接器的最大直径，膨胀后的所述前封堵胶囊的直径大于所述第一连接器的最大直径；膨胀前的所述后封堵胶囊的直径小于所述第二连接器的最大直径，膨胀后的所述后封堵胶囊的直径大于所述第二连接器的最大直径；

所述探测钻进装置还包括第一进水管和第二进水管，所述第一进水管沿所述钻杆的轴向从所述第二连接器延伸至所述第一连接器，且其至少有一部分位于所述第一连接器和所述钻杆之间、至少有一部分位于所述第二连接器和所述钻杆之间，所述第一进水管在所述前封堵胶囊和所述后封堵胶囊的空心结构内部各有至少一个出水口；所述第二进水管至少有一部分位于所述前封堵胶囊和所述钻杆之间，所述第二进水管在所述前封堵胶囊和所述后封堵胶囊之间具有至少一个出水口。

优选所述前封堵胶囊和所述后封堵胶囊由弹性材料制成。

优选所述前封堵胶囊和所述后封堵胶囊由橡胶材料制成。

优选所述前封堵胶囊和所述后封堵胶囊沿探测钻进装置轴向的长度大于其沿探测钻进装置径向的长度。

优选所述钻杆和连接柄为实心结构。

本发明的优点在于：

1、探测钻进装置直接安装在钻机上，使用钻机将探测装置送到目标位置，省时省力；

2、使用钻机自身的控制***控制探测钻进装置的钻进量，可控性好，数值精确，避免人工放置探测装置容易产生的位置误差；

3、两路进水，跑冒量少，漏失量记录精确；

进水管设置在钻杆的外部，探测钻机装置整体可以是实心结构，适合在钻机上使用。

附图说明

附图1为本发明所述探测钻进装置的结构示意图。

附图标记如下：

1-钻头；2-钻杆；3-连接柄；4-第一连接器；5-第二连接器；6-前封堵胶囊；7-后封堵胶囊；8-第一进水管；9-第二进水管；10-顶板；11-钻孔。

具体实施方式

参见附图1，一种用于覆岩导水裂隙带监测***的探测钻进装置，包括钻头、钻杆和连接柄，钻头、钻杆和连接柄均为实心结构，钻头通过第一连接器连接钻杆，钻杆通过第二连接器连接连接柄，其中钻头采用通用的煤层钻头即可，连接柄用于连接钻机，钻杆的直径一般小与第一连接器和第二连接器的最小直径，即将其旋入第一连接器和第二连接器。第一连接器和第二连接器具有凸棱，在第一连接器上套置有前封堵胶囊，前封堵胶囊位于第一连接器的凸棱和钻头之间，在第二连接器上套置有后封堵胶囊，后封堵胶囊位于第二连接器的两个凸棱之间，以此来定位两个封堵胶囊。

前封堵胶囊和后封堵胶囊都为空心结构，可通过注水膨胀，为保证在钻进时胶囊不干涉钻孔壁，要求膨胀前的前封堵胶囊的直径小于第一连接器的最大直径，膨胀前的后封堵胶囊的直径小于第二连接器的最大直径，最大直径也就是连接器各自凸棱处的直径；同时，为保证探测时封堵的可靠性，要求膨胀后的前封堵胶囊的直径大于第一连接器的最大直径，膨胀后的后封堵胶囊的直径大于第二连接器的最大直径，最大直径也就是连接器各自凸棱处的直径。

为保证探测漏失量的数据可靠性，探测钻进装置采用双进水结构，包括第一进水管和第二进水管两组进水机构。第一进水管用于为封堵胶囊供水以使其膨胀，其从第二连接器和连接柄之间***，***可采用在第二连接器内壁预先设置凹槽等方式实现，沿钻杆的轴向从第二连接器延伸至第一连接器，并进入第一连接器和钻杆之间的部分，第一进水管通过第一连接器和第二连接器上的孔在前封堵胶囊和后封堵胶囊的空心结构内部各有至少一个出水口；第二进水管用于探测裂隙带漏失量的供水，其同样从第二连接器和连接柄之间***，并沿着第二连接器延伸到第二连接器与钻杆的连接端，这样使其在前封堵胶囊和后封堵胶囊之间具有至少一个出水口。

为保证封堵的效果，前封堵胶囊和后封堵胶囊沿探测钻进装置轴向的长度大于其沿探测钻进装置径向的长度，即增加了有效封堵段的长度。封堵胶囊由由弹性材料制成，优选由橡胶材料制成。

上述探测钻进装置的工作方法为：

确定需要进行裂隙带监测的顶板位置和钻进深度；

通过连接柄将探测钻进装置安装到钻机上，启动钻机，从所确定的顶板位置处钻进；

钻机控制***监测探测钻进装置的钻进量，当钻进量达到所确定的钻进深度时，停止钻进；

将第一进水管的进水口连接到注水装置，注水使胶囊膨胀，并保持水压使胶囊保持膨胀状态；

将第二进水管的进水口连接到注水装置，向两胶囊之间的钻孔位置处注水，通过流量传感器记录累积的注水量，通过压力传感器随时监测注水水压；

当第二进水管中的水压上升到其开始注水水压的3-5倍时，停止注水，将记录的累积的注水量作为漏失量；

使胶囊中的水流出，然后将探测钻进装置从钻孔中撤出。

以上所述，仅为本发明专利较佳的具体实施方式，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于覆岩导水裂隙带监测***的探测钻进装置，其特征在于：包括钻头、钻杆和连接柄；

所述钻头通过第一连接器连接所述钻杆，所述第一连接器上套置有前封堵胶囊；

所述钻杆通过第二连接器连接所述连接柄，所述第二连接器上套置有后封堵胶囊；

所述前封堵胶囊和所述后封堵胶囊为空心结构，可通过注水膨胀，膨胀前的所述前封堵胶囊的直径小于所述第一连接器的最大直径，膨胀后的所述前封堵胶囊的直径大于所述第一连接器的最大直径；膨胀前的所述后封堵胶囊的直径小于所述第二连接器的最大直径，膨胀后的所述后封堵胶囊的直径大于所述第二连接器的最大直径；

所述探测钻进装置还包括第一进水管和第二进水管，所述第一进水管沿所述钻杆的轴向从所述第二连接器延伸至所述第一连接器，且其至少有一部分位于所述第一连接器和所述钻杆之间、至少有一部分位于所述第二连接器和所述钻杆之间，所述第一进水管在所述前封堵胶囊和所述后封堵胶囊的空心结构内部各有至少一个出水口；所述第二进水管至少有一部分位于所述前封堵胶囊和所述钻杆之间，所述第二进水管在所述前封堵胶囊和所述后封堵胶囊之间具有至少一个出水口。

2.如权利要求1所述的探测钻进装置，其特征在于：所述前封堵胶囊和所述后封堵胶囊由弹性材料制成。

3.如权利要求2所述的探测钻进装置，其特征在于：所述前封堵胶囊和所述后封堵胶囊由橡胶材料制成。

4.如权利要求1所述的探测钻进装置，其特征在于：所述前封堵胶囊和所述后封堵胶囊沿探测钻进装置轴向的长度大于其沿探测钻进装置径向的长度。

5.如权利要求1-4其中任一所述的探测钻进装置，其特征在于：所述钻杆和连接柄为实心结构。

Images