一种煤矿用钻孔多指标测试装置及方法
专利汇可以提供一种煤矿用钻孔多指标测试装置及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 煤 矿用钻孔多指标测试装置及方法，包括钻孔设备、(转矩-推 力 -转速)旋转量测试采集设备、煤屑收集装置、煤屑 质量 和粒度分布测定装置、钻孔深度测试设备(拉线式位移 传感器 )、 数据采集 设备、数据查看设备、 数据处理 分析设备，所述钻孔设备包括横梁 导轨 、钻机、 钻杆 、 钻头 ，所述转矩-推力-转速旋转量测试采集设备将转矩、推力、 转速传感器 集成到一个采集系统上；钻孔深度测试设备采用拉线位移传感器安装在钻机尾部；所述数据处理分析设备在地面对井下现场采集到的数据进行处理和分析，对冲击地压、煤与瓦斯突出及复合动力灾害进行分类。本发明可以实现在钻进过程中对煤屑质量、煤屑粒度分布、钻孔钻杆转矩、钻孔推力、钻孔转速、钻孔深度等多个钻孔指标进行实时连续监测，提高监测效率。，下面是一种煤矿用钻孔多指标测试装置及方法专利的具体信息内容。
1.一种煤矿用钻孔多指标测试装置及方法，包括煤壁钻孔设备、转矩-推力-转速旋转量测试采集设备、煤屑质量和粒度分布测定装置、钻孔深度测试设备、数据采集设备、数据查看、数据处理分析设备，其特征在于，所述钻孔设备包括横梁导轨、钻机、钻杆、钻头，所述钻机设在前后支撑架固定的横梁导轨上，可实现自动给进；所述转矩-推力-转速旋转量测试采集设备将转矩、推力、转速的扭矩传感器集成到一个采集系统上；所述煤屑质量和粒度分布测定装置包括煤屑质量自动测量装置、煤屑粒度分布统计装置，所述煤屑收集装置通过煤屑导入通道将煤屑导入到煤屑容纳箱，在煤屑容纳箱顶部安装有称重传感器，对煤屑重量进行实时测量，同时，在煤屑容纳箱底部安装有卸料口，对钻孔后的煤屑总质量进行测量之后把煤屑卸到煤屑质量和粒度分布测定装置中，对煤屑粒度进行统计分布；并对分类后的各种粒度煤屑质量进行测量；钻孔深度测试设备采用拉线位移传感器安装在钻机尾部，准确实时得到钻孔深度；所述数据采集设备包括无线采集设备和有线采集设备，无线采集设备对旋转测试量(转矩、转速、推力)数据进行采集，有线采集设备对非旋转量(煤屑总质量、钻孔深度)数据进行采集；钻孔钻杆转矩、钻孔推力、钻孔转速的测量为旋转测试量；
煤屑总质量、钻孔深度指标为非旋转测试量；所述数据处理分析设备在地面对井下现场采集到的数据进行处理和分析，根据测试所得数据分析结果判定动力灾害的类型。
2.根据权利要求1所述的煤矿用钻孔多指标测试装置及方法，其特征在于，所述钻杆均可采用空心麻花钻杆或实心式麻花钻杆。
3.根据权利要求1所述的煤矿用钻孔多指标测试装置及方法，其特征在于，所述转矩-推力-转速传感器安装在位于钻机和钻杆之间的轴套里，并通过线缆内部走线连接至旋转量测试采集设备。转矩和推力的测试通过在受力柱上粘贴多个应变片组成全桥来实现，其核心部件是电阻应变片。将应变片贴在传感器上，利用应变效应，通过测量电阻的变化对加载力进行测量，扭矩全桥输出，推力全桥输出。转速信号通过内置差分巨磁电阻传感器实现。同时在钻机上固定一个磁铁，作为转速传感器的标准检测物。差分巨磁电阻传感器利用巨磁电阻芯片作为敏感元件。传感芯片背面贴有磁钢，磁钢为传感芯片提供偏置磁场。传感器密封在圆柱形金属外壳内，外部有3个接线端。当标准检测物沿敏感轴方向经过传感器表面时，即标准检测物沿着敏感轴方向经过，则磁阻传感器感应出一个信号，用以识别转速信号。
4.根据权利要求1所述的煤矿用钻孔多指标测试装置及方法，其特征在于，煤屑粒度统计分布和质量测试采用煤屑质量和粒度分布测定装置，一方面对煤屑粒度进行分类，另一方面可同时测量每种粒度煤屑的质量。煤屑质量和粒度分布测定装置采用多级振动装置对煤屑进行分类，并对分类后的煤屑质量进行测量。煤屑质量和粒度分布测定装置的工作原理为：将煤屑容纳箱中称重结束后的煤屑，通过卸料口送入到煤屑质量和粒度分布测定装置中，在螺旋推料杆的作用下向前推进，同时，煤屑在振动电机的作用下，从煤屑粒度分布统计装置的底部，通过大小不同的分离孔掉落到收料槽中，最终落入煤屑质量自动测量装置中进行称重，至此，煤屑质量和粒度分布测定装置完成一个钻杆煤屑的分级和每种粒度煤屑的称重过程。
5.根据权利要求1所述的煤矿用钻孔多指标测试装置及方法，其特征在于，所述位移传感器的量程可根据钻孔深度进行调整，位移传感器通过线缆引至非旋转量测试采集设备。
6.根据权利要求1所述的煤矿用钻孔多指标测试装置及方法，其特征在于，所述数据采集设备包括无线采集设备和有线采集设备，分别对旋转测试量和非旋转测试量进行采集，无线采集设备和有线采集设备均为多参量数据采集设备，实时完成对钻孔转矩、钻孔推力、钻孔转速、钻屑质量、钻孔深度数据的测试采集和存储。为方便加工和装配，旋转量采集设备和非旋转量采集设备制作成同样的设备，均包含电源模块和采集模块，两个模块的尺寸和重量一致，通过对称安装，并增加适当配重实现旋转动平衡。其中无线采集设备安装在旋转量测试设备上，旋转量测试设备一端连接钻杆连接器，另一端连接钻机回转器，所采集的指标包括钻孔转矩、钻孔推力和钻孔转速。有线采集设备所采集的指标包括钻屑总质量和钻孔深度，通过安标线缆与称重传感器、位移传感器进行连接。无线测试采集设备和有线测试采集设备均通过转速来判断是否采集数据，用以保证各通道数据的同步性。
7.根据权利要求1-6所述的煤矿用钻孔多指标测试装置及方法，其特征在于，所述无线采集设备和有线采集设备的采样频率为1kHz，通过面板开机键进行开始采集。
8.根据权利要求1-7任一所述的煤矿用钻孔多指标测试装置及方法，其特征在于，所有电路和传感器均采用防爆设计。
9.采用权利要求1所述的煤矿用钻孔多指标测试装置及方法，其特征在于：操作过程包括以下步骤：
步骤1、根据实际需求，将煤矿用钻孔多指标测试装置安装在被钻孔煤壁前端；
步骤2、开启系统，钻机自动沿横梁导轨前进，带动钻杆向测试煤壁钻孔，并采用煤屑容纳箱收集钻孔时掉落的钻屑(根据钻杆的实际长度和钻屑工作的要求，每个钻杆进入规定深度时，需要停止矿用钻孔多指标测试装置，并重新将后续钻杆与其相连，然后继续收集下一钻杆的煤屑质量)；并根据钻屑量临界指标对冲击地压、煤与瓦斯突出及复合动力灾害进行分类；
步骤3、采集动力灾害预警指标，所述冲击地压预警指标包括钻孔转矩、钻孔推力、钻孔转速、钻屑重量、钻孔深度和钻屑粒度分布，具体步骤如下：
步骤3.1、采用转矩-推力-转速旋转量测试设备来测试钻孔转矩，将钻孔转矩转化成转矩电压信号发送到旋转量采集设备；
步骤3.2、采用转矩-推力-转速旋转量测试设备来测试钻孔推力，将钻孔推力转化成推力电压信号发送到旋转量采集设备；
步骤3.3、采用转矩-推力-转速旋转量测试设备来测试钻孔转速，将传感器感应到的转速信号发送到旋转量采集设备；
步骤3.4、采用称重传感器采集煤屑重量，将煤屑重量转化成钻屑重量电压信号发送到非旋转采集设备；
步骤3.5、采用拉线式位移传感器采集钻孔深度，将钻孔深度转化成钻孔深度电压信号发送到非旋转采集设备；
步骤3.6、采用煤屑质量和粒度分布测定装置对煤屑粒度进行筛分和称重，获得钻屑粒度分布数据；
步骤4、设定钻孔总深度，判断钻杆钻孔深度是否达到所设定钻孔总深度，若是，执行步骤7，否则，返回执行步骤5；
步骤5、停止系统，将煤屑容纳箱中的钻屑进行卸料；
步骤6、反复执行步骤1到步骤5，直至所有测试孔全部完成钻孔。
步骤7、将煤矿用钻孔多指标测试装置拿到地面，进行数据回收和分析，判断动力灾害预警指标值是否大于预警值，对动力灾害危险性进行预警，具体步骤如下：
步骤7.1、在数据处理和分析软件中设置钻孔转矩的预警值、钻孔推力的预警值、钻孔转速的预警值、钻屑重量的预警值、煤屑粒度分布的预警值；
步骤7.2、采用数据处理和分析软件，判断钻孔转矩值是否大于钻孔转矩预警值，若是，则执行步骤8；
步骤7.3、采用数据处理和分析软件，判断钻孔推力值是否大于钻孔推力预警值，若是，则执行步骤8；
步骤7.4、采用数据处理和分析软件，判断钻孔转速是否大于钻孔转速预警值，若是，则执行步骤8；
步骤7.5、采用数据处理和分析软件，判断钻屑重量值是否大于钻屑重量预警值，若是，则执行步骤8；
步骤8、针对当前测试众多孔所得到的钻孔转矩、钻孔推力、钻孔转速、钻屑重量、煤屑粒度分布等综合指标的预警值，采取对冲击地压、煤与瓦斯突出及复合动力灾害进行解危措施；
步骤8.1 根据权利要求9中的步骤7所述的预警方法，其特征在于：步骤8所述的动力灾害解危措施，包括保护层开采、钻孔卸压、卸压爆破、断底断顶和松动爆破。
步骤8.2 根据权利要求9中的步骤7所述的预警方法，其特征在于：所述的动力灾害解危措施，具体为：当大于预警值的动力灾害预警指标个数小于2时，采取任意一种动力灾害解危措施，当大于预警值的动力灾害预警指标个数大于等于2时，采取任意两种或任意两种以上动力灾害解危措施。
一种煤矿用钻孔多指标测试装置及方法
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