[发明专利]一种钻屑量及钻屑粒度分布孔口随钻自动测量装置及方法

说明书

本发明属于煤炭开采及煤矿安全技术领域，涉及一种钻屑量及钻屑粒度分布孔口随钻自动测量装置及方法，包括钻进及封孔系统，与钻进及封孔系统依次联通的气渣分离系统和钻屑筛分系统，以及作用在该钻屑筛分系统上的测量系统；测量系统包括与钻屑筛分系统配合使用的称重传感器以及与该称重传感器联通的测量仪器。本发明通过钻屑收集、分离、筛分和实时测量的方法，实现了井下打钻过程中累计钻屑量、单位进尺累积钻屑量、单位进尺各种粒度的钻屑量等与钻屑量实时准确测量，为煤与瓦斯突出预测和喷孔等动力现象预判提供了可靠的数据。

技术领域

本发明属于煤炭开采及煤矿安全技术领域，涉及一种钻屑量及钻屑粒度分布孔口随钻自动测量装置及方法。

背景技术

煤炭是我国能源的基石，我国也是世界上煤与瓦斯突出灾害最为严重的国家之一。煤与瓦斯突出是在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤、岩和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常的动力现象，是煤矿井下生产的一种强大的自然灾害，严重威胁着煤矿的安全生产，具有极大的破坏性。

科学准确的煤与瓦斯突出预测，是指导煤与瓦斯突出防治措施合理有效实施的前提和关键所在，煤与瓦斯突出预测具有重大的现实意义。另外一方面，随着开采深度的增加，打钻过程中的喷孔等动力现象更加突出。钻屑量是煤与瓦斯突出的关键指标之一，近年来被广泛使用在预测煤与瓦斯突出危险性上。在工程实践中也发现，深部矿井打钻过程中，当喷孔等动力现象发生前，表现出钻屑量或者某一粒度的钻屑急剧增加。因此，实时动态测量钻屑量和钻屑粒度分布，对煤与瓦斯突出预测和喷孔预判具有重要意义。然而，目前缺乏打钻过程中的实时测量钻屑量和粒度分布的装备及方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钻屑量及钻屑粒度分布孔口随钻自动测量装置及方法，克服缺乏煤矿井下打钻过程中实时测量钻屑量和粒度分布装备和方法的缺陷，为煤与瓦斯突出预测和喷孔等动力现象预判提供了可靠的数据。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钻屑量及钻屑粒度分布孔口随钻自动测量装置，包括钻进及封孔系统，与钻进及封孔系统依次联通的气渣分离系统和钻屑筛分系统，以及作用在该钻屑筛分系统上的测量系统；

测量系统包括与钻屑筛分系统配合使用的称重传感器以及与该称重传感器联通的测量仪器。

可选的，钻进及封孔系统包括钻机、钻杆以及孔口封孔器，该孔口封孔器通过管路联通气渣分离系统。

可选的，气渣分离系统包括收集筒与螺旋输送机，收集筒内安装有滤网，并与钻进及封孔系统连通的管路口设置在收集筒内低于滤网的位置，螺旋输送机的一端与收集筒上低于滤网的位置连通，另一端与钻屑筛分系统连通。

可选的，滤网的网眼直径小于1mm。

可选的，气渣分离系统还包括设置在收集筒上的抽放管路、液位观察窗、出水口以及注水口，该抽放管路上还设置有引射器。

可选的，钻屑筛分系统包括与气渣分离系统连通的振动筛以及与该振动筛配合设置的1个以上料杯，称重传感器作用于料杯底部。

可选的，振动筛为气动防爆振动筛。

一种钻屑量及钻屑粒度分布孔口随钻自动测量方法，应用如上述的一种钻屑量及钻屑粒度分布孔口随钻自动测量装置，包括以下步骤：

S1、钻进及封孔系统在钻进过程中，钻屑和瓦斯混合物进入气渣分离系统，钻屑与瓦斯分离后，钻屑进入钻屑筛分系统，在钻屑筛分系统的作用下，将钻屑筛分成粒径≤1mm、1-3mm、3-6mm和≥6mm的钻屑；