一种用于煤炭自燃温度探测的随钻测温装置,包括中心回转腔体和信号传输模块,信号传输模块通过定位套安装在中心回转腔体上;信号传输模块包括信号线、信号输出端、通讯电缆、显示器、信号线、温度传感器和信号接收及无线发射装置,温度传感器安装在钻头内,信号接收及无线发射装置通过信号线连接温度传感器并安装在离钻头最远的最后一级钻杆的外部,信号输出端向外通过通讯电缆连接显示器,信号输出端中心设有传导杆,传导杆前端设有导电半球,导电半球与导电环接触,信号线置于连通的中心回转腔体和钻杆中,一端连导电环内圈,另一端与温度传感器连接。本发明专利技术能够监测钻孔内的实时温度。
【技术实现步骤摘要】
一种用于煤炭自燃温度探测的随钻测温装置
本专利技术涉及一种用于煤炭自燃温度探测的随钻测温装置,属于煤炭自燃温度探测装置。
技术介绍
在煤矿井下,煤自燃是影响工作面安全回采的灾害之一,而在其中采空区是煤自燃频发区域。由于采空区处于封闭空间,无法实时测量其内部空间各处温度,目前现场操作时多采用气体探测法反演采空区煤自燃程度,并基于反演结果采取相应的火灾治理措施。但是采用这种方法时,受煤矿井下风流、采动以及地质赋存的影响,一旦检测到标志性气体,则遗煤已经进入到了自燃阶段,不能起到提前预防的效果,直接增大了火灾发生的概率,提高了火灾治理的投入。为了解决上述问题,可以预先监测易着火位置的温度情况,目前可以考虑采用光纤测温技术、热电偶技术和红外探测技术等直接测温。然而光线测温技术是预先向采空区或者易着火区域铺设光纤,利用光时域反射技术进行采空区温度实时测量,由于光纤一般铺设在煤层底板,受煤层顶板垮塌以及矿井水的影响,该方法经常出现光纤被砸断,光纤或感温探头被浸泡等问题;此外该方法需要预埋,而对于没有预埋且已经着火的区域,无法测量其内部温度。而如果通过在钻孔中伸入热电偶测温,虽然有时能够测量出着火空间的温度,但是其操作复杂,且受钻孔围岩状况及采空区多孔介质导热性差的影响,准确性和敏感性差。最后,红外探测技术仅适用于表层温度变化较明显的区域测温,不适用于矿井下采空区或者废弃巷道区域温度的探测。已知公开了一种用于煤矿井下采空区温度探测的随钻测温钻具,是在水变头和钻杆之间设置的测温阀块,它包括中心回转腔体和信号传输反馈部件,水变头的连接端插入中心回转腔体一端的管接头,中心回转腔体另一端与钻杆连接;信号传输反馈部件通过定位套配合安装在中心回转腔体上,且定位套与中心回转腔体之间的空腔中间隔设有导电环;信号传输反馈部件包括信号线Ⅰ、信号线Ⅱ、信号输入端和信号输出端,信号线Ⅰ、信号线Ⅱ将感温电缆与信号输入端和信号输出端连在一起。本专利技术操作方便,不仅能够探测区域的温度分布情况,还可以在钻杆深入钻孔时测量钻孔沿程的温度,从而准确地探测煤矿井下采空区及其它着火区域温度,从而有利于提前做好预防工作,降低了火灾发生的概率。上述随钻测温钻具的原理是:将测温阀块接到钻机水变头和钻杆之间,在打钻期间,从外部通过信号输入端持续向测温阀块输入电信号,电信号经信号线Ⅰ、感温电缆、信号线Ⅱ传至信号输出端,当温度超过感温电缆的设定温度时,感温电缆发生短路,短路信号通过信号输出端可以输出至与其相连的报警部件发出警示。同一工作区域的不同监测点以及在同一监测点更换不同检测温度的感温电缆即可监测大范围工作区域的温度,多个测点可以构成温度网,用以指导采空区等火灾防治。其存在的不足是:感温电缆的温度是确定的,当温度达到感温电缆设定温度后,感温电缆自动熔断,无法继续测温,即属于一次性测温,且探测结果只能表示所测温度大于感温电缆设定温度,但无法确定准确的温度值。因此,无法实现连续测温。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足,本专利技术提供一种用于煤炭自燃温度探测的随钻测温装置,能够监测钻孔内的实时温度,所测温度更准确、稳定、迅速和连续。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是:安装在供水装置和钻杆之间,所述的随钻测温装置包括中心回转腔体和信号传输模块,信号传输模块通过定位套配合安装在中心回转腔体上,中心回转腔体和定位套之间设有一对回转轴承,且定位套与中心回转腔体之间的空腔中间隔设有导电环,导电环套在中心回转腔体上,且导电环内圈直径大于中心回转腔体外圈直径,导电环与中心回转腔体之间填充绝缘体;所述的信号传输模块包括信号线、信号输出端、通讯电缆、显示器、信号线、温度传感器和信号接收及无线发射装置,温度传感器安装在钻头内,信号接收及无线发射装置通过信号线连接温度传感器并安装在离钻头最远一级钻杆的外部,信号输出端向外通过通讯电缆连接显示器,信号输出端对应导电环的位置从外部沿径向插入并穿过定位套,且信号输出端中心设有传导杆,传导杆前端设有导电半球,导电半球前端面与导电环的环形外表面接触,信号线置于连通的中心回转腔体和钻杆中,且信号线一端穿过中心回转腔体侧壁并固定在导电环内圈,另一端与钻头内部的温度传感器输出端连接。相比现有技术,本专利技术的一种用于煤炭自燃温度探测的随钻测温装置,在施钻过程中,通过钻头内部的温度传感器,将传感器信号通过信号线传至导电环,导电环通过导电半球、传导杆、通讯电缆输送至显示器,实现了实时温度的监测;施钻结束后,又通过最后一级钻杆外附的信号接收及无线发射装置,与信号线连接,获得传感器信号,并将该信号以无线方式发送至接收设备,接收设备显示温度变化情况;以上在旋钻过程及结束后所测的温度均更准确、稳定、迅速和连续。本专利技术是针对煤矿井下煤自燃防治提出的温度探测设备。解决了煤自燃防治的根本问题,即温度定位。一旦准确定位煤自燃危险区域,则能全面掌握煤自燃危险区域的发展、变化等过程,精确指导煤自燃防治,同时,避免了防灭火材料选取的难题。因此,该专利技术专利具有应用前景极高,潜在经济效益大等优势。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术一个实施例的应用示意图。图2是本专利技术一个实施例随钻测温装置的结构示意图。图3是图2中最后一级钻杆的结构示意图。图4是图2中钻杆内信号线的安装结构图。图5是图4中固定套的结构示意图。图中:1、钻机,2、送水器,3、高压水管,4、钻杆,4-1、最后一级钻杆,5、钻头,6、固定套,6-1、环件,6-2、支杆,6-3、外圆,7、随钻测温装置,10、中心回转腔体,20、回转轴承,30、定位套,40、树脂,50、绝缘体,60、导电环,70、信号输出端,71、传导杆,72、弹簧,73、导电半球,80、信号线,81、信号线连接插口,82、保护套,90、通讯电缆,100、显示器,110、温度传感器,120、信号接收及无线发射装置。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术的保护范围。如图1所示,一种用于煤炭自燃温度探测的随钻测温装置,随钻测温装置7安装在供水装置和钻杆4之间,所述的供水装置包括送水器2和高压水管3,高压水管3一端连接水源,另一端连送水器2,钻机1和钻杆4同轴并分别安装在送水器2和随钻测温装置7的侧部,钻杆4的前端连接有钻头5。在图2所示的实施例中,所述的随钻测温装置7包括中心回转腔体10和信号传输模块,信号传输模块通过定位套30配合安装在中心回转腔体10上,中心回转腔体10和定位套30之间设有一对回转轴承20,且定位套30与中心回转腔体10之间的空腔中间隔设有导电环60,导电环60套在中心回转腔体10上,且导电环60的内圈直径大于中心回转腔体10的外圈直径,导电环60与中心回转腔体10之间填充绝缘体50,绝缘体50的材质可选为绝缘尼龙;所述的信号传输模块包括信号线80、信号输出端70、通讯电缆90、显示器100、信号线80、温度传感器110和信号接收及无线发射装置120,温度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于煤炭自燃温度探测的随钻测温装置,安装在供水装置和钻杆(4)之间,其特征是:所述的随钻测温装置(7)包括中心回转腔体(10)和信号传输模块,信号传输模块通过定位套(30)配合安装在中心回转腔体(10)上,中心回转腔体(10)和定位套(30)之间设有一对回转轴承(20),且定位套(30)与中心回转腔体(10)之间的空腔中间隔设有导电环(60),导电环(60)套在中心回转腔体(10)上,且导电环(60)的内圈直径大于中心回转腔体(10)的外圈直径,导电环(60)与中心回转腔体(10)之间填充绝缘体(50);所述的信号传输模块包括信号线(80)、信号输出端(70)、通讯电缆(90)、显示器(100)、信号线(80)、温度传感器(110)和信号接收及无线发射装置(120),温度传感器(110)安装在钻头(5)内,信号接收及无线发射装置(120)通过信号线(80)连接温度传感器(110)并安装在离钻头(5)最远的最后一级钻杆(4‑1)的外部,信号输出端(70)向外通过通讯电缆(90)连接显示器(100),信号输出端(70)对应导电环(60)的位置从外部沿径向插入并穿过定位套(30),且信号输出端(70)中心设有传导杆(71),传导杆(71)前端设有导电半球(73),导电半球(73)前端面与导电环(60)的环形外表面接触,信号线(80)置于连通的中心回转腔体(10)和钻杆(4)中,且信号线(80)一端穿过中心回转腔体(10)侧壁并固定在导电环(60)内圈,另一端与钻头(5)内部的温度传感器(110)输出端连接。...
【技术特征摘要】
1.一种用于煤炭自燃温度探测的随钻测温装置,安装在供水装置和钻杆(4)之间,其特征是:所述的随钻测温装置(7)包括中心回转腔体(10)和信号传输模块,信号传输模块通过定位套(30)配合安装在中心回转腔体(10)上,中心回转腔体(10)和定位套(30)之间设有一对回转轴承(20),且定位套(30)与中心回转腔体(10)之间的空腔中间隔设有导电环(60),导电环(60)套在中心回转腔体(10)上,且导电环(60)的内圈直径大于中心回转腔体(10)的外圈直径,导电环(60)与中心回转腔体(10)之间填充绝缘体(50);所述的信号传输模块包括信号线(80)、信号输出端(70)、通讯电缆(90)、显示器(100)、信号线(80)、温度传感器(110)和信号接收及无线发射装置(120),温度传感器(110)安装在钻头(5)内,信号接收及无线发射装置(120)通过信号线(80)连接温度传感器(110)并安装在离钻头(5)最远的最后一级钻杆(4-1)的外部,信号输出端(70)向外通过通讯电缆(90)连接显示器(100),信号输出端(70)对应导电环(60)的位置从外部沿径向插入并穿过定位套(30),且信号输出端(70)中心设有传导杆(71),传导杆(71)前端设有导电半球(73),导电半球(73)前端面与导电环(60)的环形外表面接触,信号线(80)置于连通的中心回转腔体(10)和钻杆(4)中,且信号线(80)一端穿过中心回转腔体(10)侧壁并固定在导电环(60)内圈...
【专利技术属性】
技术研发人员:任万兴,郭庆,石晶泰,赵乾坤,
申请(专利权)人:中国矿业大学,徐州吉安矿业科技有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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