本发明专利技术公开了一种基于光纤光栅的煤矿井下钻进装置，其包括：钻管体；内轴柱，可相对转动的同轴设置在所述钻管体内，所述内轴柱的一端设有安装轴套，并由所述安装轴套套接固定在外设钻杆上；扭矩测定组件，同轴固定在所述钻管体上，所述扭矩测定组件上对称穿接有第一光纤光栅与第二光纤光栅；测压钻头，可相对滑动的同轴设置在所述内轴柱上；以及扩径调节组件，同轴设置在所述测压钻头内，所述第一光纤光栅与第二光纤光栅的一端穿设在所述扩径调节组件与所述测压钻头之间。节组件与所述测压钻头之间。节组件与所述测压钻头之间。
【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤光栅的煤矿井下钻进装置
[0001]本专利技术属于钻进设备
，具体是一种基于光纤光栅的煤矿井下钻进装置。
技术介绍
[0002]煤矿深部开采中，冲击地压防治是保障安全开采的重点，钻孔卸压作为冲击地压防治中重要的技术手段，并且应用非常广泛。良好的卸压效果取决于同煤岩体应力相匹配的卸压参数，而现有煤岩体应力测量方法多为现场应力测试获得，主要在工作面钻窝处打100m深的特定角度的钻孔，然后通过PVC管将光纤光栅应变传感器推进孔底，到达预设位置后，开始向钻孔底部注入混合配比的沙土，将光纤光栅应变传感器固定在设计好的测点位置；通过交换机将数据传输到光纤光栅解调仪中，监测的数据实时传输到监测站；虽然能够得出钻孔内受力情况，但工程量大，严重影响工作效率；尤其，其无法有效测定钻探设备受力情况，易出现测量盲区。
[0003]因此，本领域技术人员提供了一种基于光纤光栅的煤矿井下钻进装置，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
技术实现思路
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于光纤光栅的煤矿井下钻进装置，其包括：
[0005]钻管体；
[0006]内轴柱，可相对转动的同轴设置在所述钻管体内，所述内轴柱的一端设有安装轴套，并由所述安装轴套套接固定在外设钻杆上；
[0007]扭矩测定组件，同轴固定在所述钻管体上，所述扭矩测定组件上对称穿接有第一光纤光栅与第二光纤光栅；
[0008]测压钻头，可相对滑动的同轴设置在所述内轴柱上；以及
[0009]扩径调节组件，同轴设置在所述测压钻头内，所述第一光纤光栅与第二光纤光栅的一端穿设在所述扩径调节组件与所述测压钻头之间。
[0010]进一步，作为优选，所述扭矩测定组件包括：
[0011]外环座，同轴固定在所述钻管体上，所述内轴柱的一端转动设置在所述外环座内；
[0012]侧固定件，中心对称设置在所述内轴柱上；
[0013]顶位件，中心对称设置在所述外环座的内壁上，各所述顶位件与侧固定件相一一对应，所述第一光纤光栅与第二光纤光栅分别穿设在顶位件与侧固定件之间。
[0014]进一步，作为优选，所述测压钻头包括：
[0015]外轴套，固定在所述内轴柱上；
[0016]钻头体，可相对滑动的同轴设置在所述外轴套的一侧，所述扩径调节组件设置在所述钻头体上；
[0017]固定环，嵌入设置在所述外轴套内，所述钻头体的一端滑动设置在所述固定环内；
[0018]外伸缩管，被构造成两段式可伸缩结构，所述外伸缩管同轴连接在所述钻头体与外轴套之间；
[0019]支撑弹簧，为圆周阵列设置的多个，各所述支撑弹簧横向连接在所述钻头体与外轴套之间；以及
[0020]内连柱件，同轴固定在所述钻头体上，所述内连柱件的一侧滑动设置在外轴套内，且其横截面呈倒T字形结构，所述外轴套内设有安装凹位，所述第一光纤光栅与第二光纤光栅对称分布在安装凹位内位于内连柱件两侧位置。
[0021]进一步，作为优选，所述扩径调节组件包括：
[0022]安装躯件，固定在所述钻头体内；
[0023]气流管，同轴固定在所述安装躯件内，所述气流管的一端穿设在所述内连柱件中，所述内轴柱中设有排流空腔，所述气流管的一端通过内接管与排流空腔相连通；
[0024]前置头，可相对滑动的设置在所述钻头体的一侧；
[0025]密封仓，同轴固定在所述安装躯件的一侧，所述气流管的另一端与所述密封仓相连通；
[0026]活塞杆，滑动设置在所述密封仓内，所述活塞杆的一端与所述前置头相固定；以及
[0027]内弹簧，套接设置在所述活塞杆上。
[0028]进一步，作为优选，还包括：
[0029]环流仓，同轴固定在所述钻头体内，所述环流仓的一侧连设有内支管，所述内支管的一端穿过所述排流空腔并与外设气泵相连通；
[0030]气流座，可相对转动的密封设置在所述环流仓与安装躯件之间，所述气流座上倾斜开设有内孔；
[0031]密封座，同轴固定在所述气流座的一侧，并随所述气流座转动设置在安装躯件内，所述密封座内设有与所述内孔相连通的气压孔；
[0032]固定腔件，对称固定在所述钻头体内位于密封仓的两侧位置，所述固定腔件内滑动设置有轴塞体；以及
[0033]侧扩径件，可相对转动的对称设置在前置头的两侧位置，各所述侧扩径件均通过支杆与所述轴塞体相连接。
[0034]进一步，作为优选，所述第一光纤光栅与第二光纤光栅分别穿设在各所述侧扩径件内。
[0035]进一步，作为优选，所述第一光纤光栅在所述侧扩径件的侧向前端位置形成凸字形分布；所述第二光纤光栅在所述侧扩径件的侧向后端位置形成凸字形分布。
[0036]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0037]1、本专利技术中位于内轴柱上设置有扭矩测定组件，其中，第一光纤光栅与第二光纤光栅分别穿设在扭矩测定组件中，此时由第一光纤光栅与第二光纤光栅同步进行压力测量，从而实现对钻杆工作中扭矩的精准测量，以便适应性调整转速；
[0038]2、本专利技术中尤其第一光纤光栅与第二光纤光栅均穿过测压钻头以及扩径调节组件，由第一光纤光栅与第二光纤光栅同步对钻头钻进推动压力以及钻头侧壁旋转受压情况进行有效测量，从而得出钻孔中孔壁对应各处的受力强度，以便调节加、卸压参数，避免钻孔内结构破坏。
附图说明
[0039]图1为本专利技术的结构示意图；
[0040]图2为本专利技术中扭矩测定组件的结构示意图；
[0041]图3为本专利技术中测压钻头的结构示意图；
[0042]图4为本专利技术中扩径调节组件的结构示意图；
[0043]图5为本专利技术中气流座的结构示意图；
[0044]图中：1钻管体、11安装轴套、2内轴柱、3第一光纤光栅、4第二光纤光栅、5扭矩测定组件、51外环座、52侧固定件、53顶位件、6测压钻头、61外轴套、62钻头体、63内连柱件、64支撑弹簧、65外伸缩管、66固定环、7扩径调节组件、71安装躯件、72气流管、73内接管、74密封仓、75活塞杆、76前置头、8环流仓、81气流座、82密封座、83侧扩径件、84固定腔件、85内支管。
具体实施方式
[0045]请参阅图1，本专利技术实施例中，一种基于光纤光栅的煤矿井下钻进装置，其包括：
[0046]钻管体1；
[0047]内轴柱2，可相对转动的同轴设置在所述钻管体1内，所述内轴柱2的一端设有安装轴套11，并由所述安装轴套11套接固定在外设钻杆上；
[0048]扭矩测定组件5，同轴固定在所述钻管体1上，所述扭矩测定组件5上对称穿接有第一光纤光栅3与第二光纤光栅4；
[0049]测压钻头6，可相对滑动的同轴设置在所述内轴柱2上；以及
[0050]扩径调节组件7，同轴设置在所述测压钻头6内，所述第一光纤光栅3与第二光纤光栅4的一端穿设在所述扩径调节组件7与所述测本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于光纤光栅的煤矿井下钻进装置，其特征在于：其包括：钻管体(1)；内轴柱(2)，可相对转动的同轴设置在所述钻管体(1)内，所述内轴柱(2)的一端设有安装轴套(11)，并由所述安装轴套(11)套接固定在外设钻杆上；扭矩测定组件(5)，同轴固定在所述钻管体(1)上，所述扭矩测定组件(5)上对称穿接有第一光纤光栅(3)与第二光纤光栅(4)；测压钻头(6)，可相对滑动的同轴设置在所述内轴柱(2)上；以及扩径调节组件(7)，同轴设置在所述测压钻头(6)内，所述第一光纤光栅(3)与第二光纤光栅(4)的一端穿设在所述扩径调节组件(7)与所述测压钻头(6)之间。2.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的煤矿井下钻进装置，其特征在于：所述扭矩测定组件(5)包括：外环座(51)，同轴固定在所述钻管体(1)上，所述内轴柱(2)的一端转动设置在所述外环座(51)内；侧固定件(52)，中心对称设置在所述内轴柱(2)上；顶位件(53)，中心对称设置在所述外环座(51)的内壁上，各所述顶位件(53)与侧固定件(52)相一一对应，所述第一光纤光栅(3)与第二光纤光栅(4)分别穿设在顶位件(53)与侧固定件(52)之间。3.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅的煤矿井下钻进装置，其特征在于：所述测压钻头(6)包括：外轴套(61)，固定在所述内轴柱(2)上；钻头体(62)，可相对滑动的同轴设置在所述外轴套(616)的一侧，所述扩径调节组件(7)设置在所述钻头体(62)上；固定环(66)，嵌入设置在所述外轴套(61)内，所述钻头体(62)的一端滑动设置在所述固定环(66)内；外伸缩管(65)，被构造成两段式可伸缩结构，所述外伸缩管(65)同轴连接在所述钻头体(62)与外轴套(61)之间；支撑弹簧(64)，为圆周阵列设置的多个，各所述支撑弹簧(64)横向连接在所述钻头体(62)与外轴套(61)之间；以及内连柱件(63)，同轴固定在所述钻头体(62)上，所述内连柱件(63)的一侧滑动设置在外轴套(61)内，且其横截面呈倒T字形结构，所述外轴套(61)内设有安装凹位，所述第一光纤光栅(3)与第二光纤光栅(4)对称分布在安装凹位...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾传宝，郭靖，刘鹏珍，
申请(专利权)人：吕梁学院，
类型：发明
国别省市：
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