[发明专利]一种基于NO2吸收特性的煤矿瓦斯钻机钻杆进给深度测量系统

权利要求书

1.一种基于NO2吸收特性的煤矿瓦斯钻机钻杆进给深度测量系统，其特征在于：包括孔洞密封模块和腔衰荡测NO2浓度模块；所述孔洞密封模块包括密封平板、环形密封O圈环、通气小孔、衰荡腔皮管连接端、样气皮管连接端以及煤岩固定件，用于密封钻孔孔洞气体，控制NO2气体的进出；所述腔衰荡测NO2浓度模块包括高浓度NO2样气、流量控制阀、样气电磁阀、激光器、隔离器、反射镜、光阑、镜架固定件、高反镜、镜架、腔体、光电探测元件、信号处理单元、进气电磁阀、过滤膜、进气端和出气端；所述高浓度NO2样气、流量控制阀和样气电磁阀用于向孔洞冲入定量高浓度NO2；所述激光器激光依次通过隔离器、反射镜和光阑，多级转向光通路进入腔体；所述镜架固定件和镜架用于固定高反镜；所述镜架固定件、高反镜、镜架、腔体和光电探测元件水平密封设置；所述进气电磁阀、过滤膜、进气端和出气端用于对所述腔体提供孔洞内气体；

基于NO2吸收特性的煤矿瓦斯钻机钻杆进给深度测量方法属于钻孔后测量技术，利用腔衰荡技术测量孔洞中稀释后的NO2浓度，进而推算出孔洞的深度，避免了井下复杂环境和塌孔的影响，提高了测量准确性，包括以下步骤：

步骤一：钻杆取出孔洞后，设置O圈于环形密封O圈环内，将密封平板紧贴煤岩表面，实现对孔洞气体的密封，再用煤岩固定件固定，此时孔洞气体为煤层气，通过通气小孔从衰荡腔皮管连接端和样气皮管连接端流出，NO2浓度值为0，样气电磁阀和进气电磁阀为关闭状态；

步骤二：启动系统，先打开进气电磁阀，煤层气气体经进气电磁阀、过滤膜从进气端进入腔体，此时激光器激光依次通过隔离器、反射镜和光阑，多级转向光通路进入腔体，再从出气端出去；

步骤三：信号处理单元处理特定波段的激光在煤层气气体下的吸收衰减情况，得到煤层气气体衰荡时间；

步骤四：关闭进气电磁阀，打开样气电磁阀，高浓度NO2气体经流量控制阀向孔洞充入定量NO2后，由流量控制阀关断，此时，孔洞内煤层气稀释NO2；

步骤五：待流量控制阀关断后，进气电磁阀开启，稀释后的NO2气体经进气电磁阀、过滤膜从进气端进入腔体，此时激光器激光依次通过隔离器、反射镜和光阑，多级转向光通路进入腔体；

步骤六：信号处理单元处理特定波段的激光在被稀释NO2浓度下的吸收衰减情况，得到被稀释NO2浓度吸收衰荡时间，计算得到被稀释NO2浓度；

步骤七：推算孔洞体积，因为孔洞直径一定，故可得到孔洞实际深度值；

所述测量系统在配备矿用本质安全外壳后，可以应用于煤矿井下各类复杂环境，检测精度不受环境影响。