本发明涉及一种水侵钻孔瓦斯压力检测装置，属矿山安全技术领域。
背景技术：
测定煤层瓦斯压力是矿井瓦斯防治工作的重要内容之一。然而，我国矿井水文地质条件极为复杂,多数煤层位于富含水煤系地层中。在煤层瓦斯压力测定过程中,地层水入侵钻孔会严重影响瓦斯压力测量的成功率。针对地层水入侵测压钻孔的主要解决方法是提高封孔质量。然而,现行封孔技术较差,且由于现场地质条件的复杂性,使得多数位于富含水煤系地层中的测压钻孔无法得到有效的封堵,严重地影响了瓦斯压力测定的准确性。近年来，为了测量水侵钻孔内的瓦斯压力，提出通过测定钻孔水中甲烷解析量的方法来反推煤层瓦斯压力。但是，正常条件下瓦斯溶解速度缓慢，达到压力平衡状态需要时间较久。
因此针对这一现状，迫切需要开发一种全新的钻孔瓦斯压力检测装置，以满足实际使用的需要。
技术实现要素：
针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种水侵钻孔瓦斯压力检测装置，该新型一方面结构简单，使用灵活方便，通用性好，可灵活满足多种机构钻孔现场配套检测作业的需要，并可辅助进行钻孔封堵密封作业；另一方面极大的提高钻孔内瓦斯溶解效率，从而极大的提高了瓦斯压力测定作业的工作效率及精度，并有效降低瓦斯测定作业的工作成本及劳动强度。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
一种水侵钻孔瓦斯压力检测装置，包括定位座、承载柱、导向管、检测管、传动轴、搅拌桨、密封盘、驱动电机、压力检测机构、活塞式体积测量仪、出水阀及驱动电路，导向管为空心管状结构，其后端面与密封盘前端面连接并同轴分布，导向管包覆在传动轴外，与传动轴同轴分布并滑动连接，传动轴两端均位于导向管外，其后端面对应的密封盘上设透孔，并通过透孔与驱动电机连接，传动轴前半部与至少两个搅拌桨连接，各搅拌桨环绕传动轴轴线均布，检测管与导向管外表面连接并与导向管外表面平行分布，且检测管后端面位于密封盘外，并通过出水阀与压力检测机构连通，驱动电机、压力检测机构、活塞式体积测量仪、出水阀及驱动电路均与定位座上端面连接，且驱动电路另与驱动电机、压力检测机构、活塞式体积测量仪、出水阀电气连接。
进一步，所述的导向管长度不大于传动轴有效长度的30%，其前端面及后端面内均设一个密封堵头，所述密封堵头包覆在传动轴外并与传动轴滑动连接。
进一步，所述的传动轴位于导向管后端面外侧部设至少一个与传动轴同轴分布的承载腔，各承载腔沿传动轴轴线方向分布并相互并联，且每个承载腔内设至少一个超声波振动机构，且所述超声波振动机构与传动轴同轴分布，并与驱动电路电气连接。
进一步，所述的搅拌桨对应的传动轴外表面设定位槽，搅拌桨后端面与定位槽槽底通过弹性铰链铰接，且搅拌桨与传动轴轴线呈0°—120°夹角，且当搅拌桨与传动轴轴线间夹角为0°时，搅拌桨嵌于定位槽内并与传动轴外表面平齐分布。
进一步，所述密封盘包括定位基座、密封槽、弹性密封垫，所述定位基座为横断面呈矩形的板状结构，其前端面与密封槽同轴分布并连接，所述密封槽为横断面呈“凵”字形槽状结构，且密封槽外径不大于定位基座外径的60%，所述弹性密封垫为与密封槽同轴分布的“凵”字形槽状结构，包覆在密封槽槽体内侧面及槽底，且所述密封槽通过弹性密封垫包覆在导向管、检测管外表面。
进一步，所述的定位基座前端面设与定位基座同轴分布环状结构的密封气囊，所述密封气囊包覆在密封槽外并与定位基座前端面连接，且密封气囊高度比密封槽高0—20毫米。
进一步的，所述的驱动电路为基于工业单片机及可编程控制器中任意一种为基础的电路系统。
一种水侵钻孔瓦斯压力检测装置的使用方法，包括如下步骤：
s1，设备装配，对构成本发明的定位座、承载柱、导向管、检测管、传动轴、搅拌桨、密封盘、驱动电机、压力检测机构、活塞式体积测量仪、出水阀及驱动电路进行组装，完成本发明装配，并将装配后的本发明在钻孔施工作业面处存放，并在完成钻孔施工作业后的1—10分钟内，将本发明与钻孔连接，在连接中，根据钻孔位置通过承载柱调整密封盘及与密封盘连接的导向管、检测管及传动轴的工作位置，并将导向管、检测管、传动轴及传动轴连接的搅拌桨入到钻孔内，并与钻孔封堵机构一同实现对钻孔进行封堵作业，同时使密封盘与钻孔周边钻孔外侧施工作业面连接，并通过密封盘对本发明与钻孔接触面进行强化密封，从而完成本发明装配定位；
s2，钻孔判断，完成装配作业后，首先在压力检测机构压力值稳定并对压力值记录后，然后打开出水阀，此时压力检测机构压力值下降并从出水阀持续有水流排出，并在关闭出水阀后压力检测机构压力值上升，则判断为钻孔内有水，该钻孔为水侵钻孔；反之，则当前钻孔内无水，为非水侵钻孔；
s3，检测作业，完成s2步骤后判断作业后：
当钻孔为非水侵钻孔时，直接通过压力检测机构对钻孔压力检测，并在压力值稳定后即可获得当前钻孔内瓦斯压力；
当钻孔为水侵钻孔时，一方面由驱动电机通过传动轴对搅拌桨进行旋转驱动，通过搅拌桨对钻孔内水、气及固体颗粒进行充分搅拌；另一方面由传动轴内的超声波振动机构运行，对钻孔的钻孔壁及钻孔内水、气及固体颗粒进行超声波振荡及均质作业，提高瓦斯在水体中的溶解效率，快速达到压力平衡状态，同时在驱动搅拌桨和超声波振动机构运行过程中，通过压力检测机构对钻孔内的气体压力进行预检测，并在压力平衡后停止搅拌桨和超声波振动机构运行，并由压力检测机构对钻孔内压力进行检测作业，同时利用活塞式体积测量仪对钻孔水中瓦斯溶解量进行测试，然后反推煤层瓦斯压力；
s4，设备回收，完s3步骤检测后，首先直接将密封盘与钻孔周边钻孔外侧施工作业面分离，然后将传动轴从导向管中抽出，进行对传动轴及传动轴连接的搅拌桨一同进行回收，最后将导向管及导向管所连接的检测管从钻孔中抽出，即可完成本发明设备整体回收，并在进行过净化后实现重复使用。
本发明一方面结构简单，使用灵活方便，通用性好，可灵活满足多种机构钻孔现场配套检测作业的需要，并可辅助进行钻孔封堵密封作业；另一方面极大的提高钻孔内瓦斯溶解效率，从而极大的提高了瓦斯压力测定作业的工作效率及精度，并有效降低瓦斯测定作业的工作成本及劳动强度。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明。
图1为本发明结构示意图；
图2为搅拌桨与传动轴连接局部结构示意图；
图3为本发明工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1和2所述，一种水侵钻孔瓦斯压力检测装置，包括定位座1、承载柱2、导向管3、检测管4、传动轴5、搅拌桨6、密封盘7、驱动电机8、压力检测机构9、活塞式体积测量仪18、出水阀10及驱动电路11，导向管3为空心管状结构，其后端面与密封盘7前端面连接并同轴分布，导向管3包覆在传动轴5外，与传动轴5同轴分布并滑动连接，传动轴5两端均位于导向管3外，其后端面对应的密封盘7上设透孔12，并通过透孔12与驱动电机8连接，传动轴2前半部与至少两个搅拌桨6连接，各搅拌桨6环绕传动轴5轴线均布，检测管4与导向管3外表面连接并与导向管3外表面平行分布，且检测管4后端面位于密封盘7外，并通过出水阀10与压力检测机构9连通，驱动电机11、压力检测机构9、活塞式体积测量仪18、出水阀10及驱动电路11均与定位座1上端面连接，且驱动电路11另与驱动电机8、压力检测机构9、活塞式体积测量仪18、出水阀10电气连接。
本实施例中，所述的导向管3长度不大于传动轴5有效长度的30%，其前端面及后端面内均设一个密封堵头13，所述密封堵头13包覆在传动轴5外并与传动轴5滑动连接。
同时，所述的传动轴位于导向管3后端面外侧部设至少一个与传动轴5同轴分布的承载腔14，各承载腔14沿传动轴5轴线方向分布并相互并联，且每个承载腔14内设至少一个超声波振动机构15，且所述超声波振动机构15与传动轴5同轴分布，并与驱动电路11电气连接。
重点说明的，所述的搅拌桨6对应的传动轴5外表面设定位槽16，搅拌桨后端面与定位槽16槽底通过弹性铰链17铰接，且搅拌桨6与传动轴5轴线呈0°—120°夹角，且当搅拌桨6与传动轴5轴线间夹角为0°时，搅拌桨6嵌于定位槽16内并与传动轴5外表面平齐分布。
值得注意的，所述密封盘7包括定位基座71、密封槽72、弹性密封垫73，所述定位基座71为横断面呈矩形的板状结构，其前端面与密封槽72同轴分布并连接，所述密封槽72为横断面呈“凵”字形槽状结构，且密封槽72外径不大于定位基座71外径的60%，所述弹性密封垫73为与密封槽72同轴分布的“凵”字形槽状结构，包覆在密封槽72槽体内侧面及槽底，且所述密封槽72通过弹性密封垫73包覆在导向管3、检测管4外表面。
进一步优化的，所述的定位基座71前端面设与定位基座71同轴分布环状结构的密封气囊74，所述密封气囊74包覆在密封槽72外并与定位基座71前端面连接，且密封气囊74高度比密封槽高0—20毫米。
本实施例中，所述的驱动电路11为基于工业单片机及可编程控制器中任意一种为基础的电路系统。
如图2所示，一种水侵钻孔瓦斯压力检测装置的使用方法，包括如下步骤：
s1，设备装配，对构成本发明的定位座、承载柱、导向管、检测管、传动轴、搅拌桨、密封盘、驱动电机、压力检测机构、活塞式体积测量仪、出水阀及驱动电路进行组装，完成本发明装配，并将装配后的本发明在钻孔施工作业面处存放，并在完成钻孔施工作业后的1—10分钟内，将本发明与钻孔连接，在连接中，根据钻孔位置通过承载柱调整密封盘及与密封盘连接的导向管、检测管及传动轴的工作位置，并将导向管、检测管、传动轴及传动轴连接的搅拌桨入到钻孔内，并与钻孔封堵机构一同实现对钻孔进行封堵作业，同时使密封盘与钻孔周边钻孔外侧施工作业面连接，并通过密封盘对本发明与钻孔接触面进行强化密封，从而完成本发明装配定位；
s2，钻孔判断，完成装配作业后，首先在压力检测机构压力值稳定并对压力值记录后，然后打开出水阀，此时压力检测机构压力值下降并从出水阀持续有水流排出，并在关闭出水阀后压力检测机构压力值上升，则判断为钻孔内有水，该钻孔为水侵钻孔；反之，则当前钻孔内无水，为非水侵钻孔；
s3，检测作业，完成s2步骤后判断作业后：
当钻孔为非水侵钻孔时，直接通过压力检测机构对钻孔压力检测，并在压力值稳定后即可获得当前钻孔内瓦斯压力；
当钻孔为水侵钻孔时，一方面由驱动电机通过传动轴对搅拌桨进行旋转驱动，通过搅拌桨对钻孔内水、气及固体颗粒进行充分搅拌；另一方面由传动轴内的超声波振动机构运行，对钻孔的钻孔壁及钻孔内水、气及固体颗粒进行超声波振荡及均质作业，提高瓦斯在水体中的溶解效率，快速达到压力平衡状态，同时在驱动搅拌桨和超声波振动机构运行过程中，通过压力检测机构对钻孔内的气体压力进行预检测，并在压力平衡后停止搅拌桨和超声波振动机构运行，并由压力检测机构对钻孔内压力进行检测作业，同时利用活塞式体积测量仪对钻孔水中瓦斯溶解量进行测试，然后反推煤层瓦斯压力；
s4，设备回收，完s3步骤检测后，首先直接将密封盘与钻孔周边钻孔外侧施工作业面分离，然后将传动轴从导向管中抽出，进行对传动轴及传动轴连接的搅拌桨一同进行回收，最后将导向管及导向管所连接的检测管从钻孔中抽出，即可完成本发明设备整体回收，并在进行过净化后实现重复使用。
同时，本发明在运行中，一方面可通过导向管提高传动轴定位运行的稳定性，防止因距离过大而导致传动轴发生挠动而导致钻孔孔壁受损情况发生；另一方面通过密封盘、密封堵头有效提高压力检测作业时钻孔的密封性能，极大的提高了检测作业的安全性及检测数据的精度。
本发明一方面结构简单，使用灵活方便，通用性好，可灵活满足多种机构钻孔现场配套检测作业的需要，并可辅助进行钻孔封堵密封作业；另一方面极大的提高钻孔内瓦斯溶解效率，从而极大的提高了瓦斯压力测定作业的工作效率及精度，并有效降低瓦斯测定作业的工作成本及劳动强度。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制。上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理。在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进。这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
1.一种水侵钻孔瓦斯压力检测装置，其特征在于：所述的钻孔瓦斯压力检测装置包括定位座、承载柱、导向管、检测管、传动轴、搅拌桨、密封盘、驱动电机、压力检测机构、活塞式体积测量仪、出水阀及驱动电路，所述导向管为空心管状结构，其后端面与密封盘前端面连接并同轴分布，所述导向管包覆在传动轴外，与传动轴同轴分布并滑动连接，所述传动轴两端均位于导向管外，其后端面对应的密封盘上设透孔，并通过透孔与驱动电机连接，所述传动轴前半部与至少两个搅拌桨连接，各搅拌桨环绕传动轴轴线均布，所述检测管与导向管外表面连接并与导向管外表面平行分布，且所述检测管后端面位于密封盘外，并通过出水阀与压力检测机构连通，所述驱动电机、压力检测机构、活塞式体积测量仪、出水阀及驱动电路均与定位座上端面连接，且驱动电路另与驱动电机、压力检测机构、活塞式体积测量仪、出水阀电气连接。
2.根据权利要求1所述的一种水侵钻孔瓦斯压力检测装置，其特征在于：所述的导向管长度不大于传动轴有效长度的30%，其前端面及后端面内均设一个密封堵头，所述密封堵头包覆在传动轴外并与传动轴滑动连接。
3.根据权利要求1所述的一种水侵钻孔瓦斯压力检测装置，其特征在于：所述的传动轴位于导向管后端面外侧部设至少一个与传动轴同轴分布的承载腔，各承载腔沿传动轴轴线方向分布并相互并联，且每个承载腔内设至少一个超声波振动机构，且所述超声波振动机构与传动轴同轴分布，并与驱动电路电气连接。
4.根据权利要求1所述的一种水侵钻孔瓦斯压力检测装置，其特征在于：所述的搅拌桨对应的传动轴外表面设定位槽，搅拌桨后端面与定位槽槽底通过弹性铰链铰接，且搅拌桨与传动轴轴线呈0°—120°夹角，且当搅拌桨与传动轴轴线间夹角为0°时，搅拌桨嵌于定位槽内并与传动轴外表面平齐分布。
5.根据权利要求1所述的一种水侵钻孔瓦斯压力检测装置，其特征在于：所述密封盘包括定位基座、密封槽、弹性密封垫，所述定位基座为横断面呈矩形的板状结构，其前端面与密封槽同轴分布并连接，所述密封槽为横断面呈“凵”字形槽状结构，且密封槽外径不大于定位基座外径的60%，所述弹性密封垫为与密封槽同轴分布的“凵”字形槽状结构，包覆在密封槽槽体内侧面及槽底，且所述密封槽通过弹性密封垫包覆在导向管、检测管外表面。
6.根据权利要求1所述的一种水侵钻孔瓦斯压力检测装置，其特征在于：所述的定位基座前端面设与定位基座同轴分布环状结构的密封气囊，所述密封气囊包覆在密封槽外并与定位基座前端面连接，且密封气囊高度比密封槽高0—20毫米。
7.根据权利要求1所述的一种水侵钻孔瓦斯压力检测装置，其特征在于：所述的驱动电路为基于工业单片机及可编程控制器中任意一种为基础的电路系统。
8.一种水侵钻孔瓦斯压力检测装置的使用方法，其特征在于：所述的钻孔瓦斯压力检测装置的使用方法包括如下步骤：
s1，设备装配，对构成本发明的定位座、承载柱、导向管、检测管、传动轴、搅拌桨、密封盘、驱动电机、压力检测机构、活塞式体积测量仪、出水阀及驱动电路进行组装，完成本发明装配，并将装配后的本发明在钻孔施工作业面处存放，并在完成钻孔施工作业后的1—10分钟内，将本发明与钻孔连接，在连接中，根据钻孔位置通过承载柱调整密封盘及与密封盘连接的导向管、检测管及传动轴的工作位置，并将导向管、检测管、传动轴及传动轴连接的搅拌桨入到钻孔内，并与钻孔封堵机构一同实现对钻孔进行封堵作业，同时使密封盘与钻孔周边钻孔外侧施工作业面连接，并通过密封盘对本发明与钻孔接触面进行强化密封，从而完成本发明装配定位；
s2，钻孔判断，完成装配作业后，首先在压力检测机构压力值稳定并对压力值记录后，然后打开出水阀，此时压力检测机构压力值下降并从出水阀持续有水流排出，并在关闭出水阀后压力检测机构压力值上升，则判断为钻孔内有水，该钻孔为水侵钻孔；反之，则当前钻孔内无水，为非水侵钻孔；
s3，检测作业，完成s2步骤后判断作业后：
当钻孔为非水侵钻孔时，直接通过压力检测机构对钻孔压力检测，并在压力值稳定后即可获得当前钻孔内瓦斯压力；
当钻孔为水侵钻孔时，一方面由驱动电机通过传动轴对搅拌桨进行旋转驱动，通过搅拌桨对钻孔内水、气及固体颗粒进行充分搅拌；另一方面由传动轴内的超声波振动机构运行，对钻孔的钻孔壁及钻孔内水、气及固体颗粒进行超声波振荡及均质作业，提高瓦斯在水体中的溶解效率，快速达到压力平衡状态，同时在驱动搅拌桨和超声波振动机构运行过程中，通过压力检测机构对钻孔内的气体压力进行预检测，并在压力平衡后停止搅拌桨和超声波振动机构运行，并由压力检测机构对钻孔内压力进行检测作业，同时利用活塞式体积测量仪对钻孔水中瓦斯溶解量进行测试，然后反推煤层瓦斯压力；
s4，设备回收，完s3步骤检测后，首先直接将密封盘与钻孔周边钻孔外侧施工作业面分离，然后将传动轴从导向管中抽出，进行对传动轴及传动轴连接的搅拌桨一同进行回收，最后将导向管及导向管所连接的检测管从钻孔中抽出，即可完成本发明设备整体回收，并在进行过净化后实现重复使用。
9.根据权利要求8所述的一种水侵钻孔瓦斯压力检测装置的使用方法，其特征在于：所述的搅拌桨与钻孔底部间间距不大于为钻孔深度的40%，搅拌桨最大外径不大于钻孔内径的60%，所述承载龙骨外径不小于钻孔内径的90%。
技术总结