專利名稱：微震定位測(cè)定瓦斯抽放鉆孔深度的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量鉆孔深度的裝置，尤其涉及一種微震定位測(cè)定瓦斯抽放鉆孔深度的裝置。
背景技術(shù)：
煤礦開采過程中因瓦斯存在，對(duì)煤礦安全開采帶來巨大的危害，如瓦斯爆炸、瓦斯突出等，嚴(yán)重危害礦井工人的生命安全及造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。所以，現(xiàn)有礦井開采時(shí)，在巷道開挖時(shí)對(duì)待開采煤層進(jìn)行鉆孔，便于煤層中瓦斯的溢出，減少瓦斯災(zāi)害的發(fā)生。然而，在現(xiàn)實(shí)煤礦鉆孔排除瓦斯時(shí)，部分企業(yè)或施工人員為減少工作量，節(jié)約成本，往往在鉆孔時(shí)減少鉆孔深度，使得待開挖煤層瓦斯排放量不足，形成潛在危害。一般煤礦瓦斯抽放鉆孔深度在IOOm左右，是目前設(shè)計(jì)的安全鉆孔深度，而在實(shí)際中，多數(shù)鉆孔深度僅在設(shè)計(jì)鉆孔深度的50%，嚴(yán)重影響后續(xù)開采工作的安全。現(xiàn)有技術(shù)中，測(cè)量鉆孔深度的裝置主要存在如下不足測(cè)定該裝置中的鉆孔機(jī)活塞的行程來獲得鉆孔深度，而活塞行程可人為設(shè)置，易發(fā)生改變，不能真實(shí)反映鉆孔深度； 另外，在巷道圍巖面布置測(cè)點(diǎn)確定鉆頭震源的位置需要至少4個(gè)探頭，因圍巖不均勻，測(cè)量誤差很大，且監(jiān)測(cè)速度慢，單日內(nèi)監(jiān)測(cè)數(shù)量少，成本高。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，本發(fā)明提供了一種測(cè)量鉆孔深度精確高，監(jiān)測(cè)速度快，且成本較低的微震定位測(cè)定瓦斯抽放鉆孔深度的裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案
微震定位測(cè)定瓦斯抽放鉆孔深度的裝置，包括鉆頭、鉆桿、電動(dòng)機(jī)、聲波分析儀和聲波接收器；所述鉆頭固定在鉆桿的一端上，所述鉆桿的另一端與所述電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出軸連接，所述聲波接收器固定在鉆桿的另一端部上，聲波接收器接收的信號(hào)輸入聲波分析儀。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述聲波接收器上設(shè)有發(fā)射聲波接收器接收震動(dòng)聲波的信號(hào)發(fā)射器，所述聲波分析儀上設(shè)有接收信號(hào)發(fā)射器發(fā)出信號(hào)的信號(hào)接收器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的微震定位測(cè)定瓦斯抽放鉆孔深度的裝置，具有如下優(yōu)占.
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1、使用該微震定位測(cè)定瓦斯抽放鉆孔深度的裝置時(shí)，只需將該裝置安裝在圍巖上，使鉆頭伸入鉆孔內(nèi)并與鉆孔底部的圍巖接觸，直接利用開鉆那一時(shí)刻發(fā)出的震動(dòng)波來測(cè)定鉆孔深度，因鉆頭破圍巖產(chǎn)生的強(qiáng)震信號(hào)在鉆桿中傳播的速度很容易測(cè)定，測(cè)定震動(dòng)波從鉆頭到聲波接收器的傳播時(shí)間，便可精確的計(jì)算出鉆孔深度，不但測(cè)量鉆孔深度精確高，監(jiān)測(cè)速度快，且成本較低。2、該裝置采用信號(hào)發(fā)射器和信號(hào)接收器將聲波接收器首次接收破圍巖產(chǎn)生的聲波信號(hào)通過無線的方式輸入聲波分析儀，避免了現(xiàn)有技術(shù)中采用導(dǎo)線布置和纏繞從而影響信號(hào)接收效果的缺陷。


圖1為微震定位測(cè)定瓦斯抽放鉆孔深度的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中，1一鉆頭；2—鉆桿；3—電動(dòng)機(jī)；4一聲波分析儀；5—聲波接收器； 6—信號(hào)發(fā)射器；7—信號(hào)接收器；8—圍巖；9一開關(guān)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。如圖1所示，微震定位測(cè)定瓦斯抽放鉆孔深度的裝置，包括鉆頭1、鉆桿2、電動(dòng)機(jī) 3、聲波分析儀4和聲波接收器5。鉆頭1固定在鉆桿2的一端上，鉆桿2的另一端與電動(dòng)機(jī) 3的動(dòng)力輸出軸連接，聲波接收器5固定在鉆桿2的另一端部上，聲波接收器5接收的信號(hào)輸入聲波分析儀4。將聲波接收器5固定在鉆桿2與電動(dòng)機(jī)3連接的端部，使聲波接收器5 接收到的震源信號(hào)干擾小，信號(hào)明顯。利用該裝置測(cè)定瓦斯抽放鉆孔深度的方法，包括如下步驟 1)測(cè)定鉆頭破圍巖時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)波在鉆桿2中傳播的速度廠。2)在圍巖8上安裝測(cè)定瓦斯抽放鉆孔深度的裝置，使鉆桿2垂直于圍巖8，鉆頭1 伸入鉆孔內(nèi)并與鉆孔底部的圍巖8接觸。3)通過開關(guān)9同步啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)3和聲波接收器5 (本實(shí)施例中，開關(guān)9固定設(shè)置在電動(dòng)機(jī)控制箱上)，并用計(jì)時(shí)器記錄鉆桿2開始轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間t0O將啟動(dòng)聲波接收器5與啟動(dòng)控制鉆桿2的電動(dòng)機(jī)3的開關(guān)設(shè)為同一開關(guān)，實(shí)現(xiàn)鉆桿2與聲波接收器5同步啟動(dòng)，并開始計(jì)時(shí)。4)將聲波接收器5接收鉆頭1破圍巖產(chǎn)生的聲波信號(hào)輸入聲波分析儀4，由聲波分析儀4進(jìn)行濾波處理，以獲得所需震動(dòng)波形，并記錄聲波接收器5首次接收破圍巖產(chǎn)生的聲波信號(hào)的時(shí)間t0因在測(cè)試時(shí)周圍其它雜波較多，但鉆頭1破圍巖產(chǎn)生的波震最強(qiáng)烈，通過一定的濾波處理，可獲得測(cè)試所需的震動(dòng)波形，以便獲得準(zhǔn)確的傳播時(shí)間。5)計(jì)算鉆孔深度// 由公式//=Z —h計(jì)算，式中力為圍巖8表面到聲波接收器5之間的距離(本實(shí)施例中，聲波接收器5固定設(shè)置在鉆桿2的外端，力為鉆桿2外露的長(zhǎng)度)，Z 為鉆頭到聲波接收器之間的距離；其中，Z=Z it - ~)，式中K為震動(dòng)波在鉆桿中傳播的速度，t為聲波接收器首次接收破圍巖產(chǎn)生的聲波信號(hào)的時(shí)間，G為鉆桿開始轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間。利用該裝置在監(jiān)測(cè)瓦斯抽放鉆孔深度時(shí)，僅測(cè)量鉆孔深度，而無需測(cè)定最終鉆孔位置點(diǎn)，可直接利用開鉆那一時(shí)刻發(fā)出的震動(dòng)波來測(cè)定鉆孔深度。因?yàn)殂@頭破圍巖產(chǎn)生的強(qiáng)震信號(hào)在鉆桿中傳播的速度很容易測(cè)定，而鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間可以人為控制，即可測(cè)定震動(dòng)波從鉆頭到聲波接收器的傳播時(shí)間，便可精確地計(jì)算出鉆孔深度，且計(jì)算方法簡(jiǎn)單，可以只需一個(gè)探頭(即一個(gè)聲波接收器)就可完成測(cè)量工作。本實(shí)施例還在聲波接收器5上設(shè)有發(fā)射聲波接收器5接收震動(dòng)聲波的信號(hào)發(fā)射器 6，在聲波分析儀4上設(shè)有接收信號(hào)發(fā)射器6發(fā)出信號(hào)的信號(hào)接收器7，將聲波接收器5首次接收破圍巖8產(chǎn)生的聲波信號(hào)通過無線的方式輸入聲波分析儀4，避免了現(xiàn)有技術(shù)中采用導(dǎo)線布置和纏繞從而影響信號(hào)接收效果的缺陷。最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.微震定位測(cè)定瓦斯抽放鉆孔深度的裝置，其特征在于包括鉆頭(1)、鉆桿(2)、電動(dòng)機(jī)(3)、聲波分析儀(4)和聲波接收器(5)；所述鉆頭(1)固定在鉆桿(2)的一端上，所述鉆桿(2)的另一端與所述電動(dòng)機(jī)(3)的動(dòng)力輸出軸連接，所述聲波接收器(5)固定在鉆桿(2) 的另一端部上，聲波接收器(5)接收的信號(hào)輸入聲波分析儀(4)。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的微震定位測(cè)定瓦斯抽放鉆孔深度的裝置，其特征在于，所述聲波接收器(5)上設(shè)有發(fā)射聲波接收器(5)接收震動(dòng)聲波的信號(hào)發(fā)射器(6)，所述聲波分析儀 (4)上設(shè)有接收信號(hào)發(fā)射器(6)發(fā)出信號(hào)的信號(hào)接收器(7)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微震定位測(cè)定瓦斯抽放鉆孔深度的裝置，包括鉆頭、鉆桿、電動(dòng)機(jī)、聲波分析儀和聲波接收器；鉆頭固定在鉆桿的一端上，鉆桿的另一端與電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出軸連接，聲波接收器固定在鉆桿的另一端部上，聲波接收器接收的信號(hào)輸入聲波分析儀。使用該微震定位測(cè)定瓦斯抽放鉆孔深度的裝置時(shí)，只需將該裝置安裝在圍巖上，使鉆頭伸入鉆孔內(nèi)并與鉆孔底部的圍巖接觸，直接利用開鉆那一時(shí)刻發(fā)出的震動(dòng)波來測(cè)定鉆孔深度，因鉆頭破圍巖產(chǎn)生的強(qiáng)震信號(hào)在鉆桿中傳播的速度很容易測(cè)定，測(cè)定震動(dòng)波從鉆頭到聲波接收器的傳播時(shí)間，便可精確的計(jì)算出鉆孔深度，不但測(cè)量鉆孔深度精確高，監(jiān)測(cè)速度快，且成本較低。
文檔編號(hào)E21B47/04GK102536209SQ20121003943
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月21日
發(fā)明者任松, 何華勇, 姜奧, 姜德義, 李喬賢, 李林, 陳結(jié) 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)