[發明專利]多段封堵雙端觀測系統

在審

• 申請號: 201510903148.0
• 申請日: 2015-12-09
• 公開（公告）號: CN105386752A
• 公開（公告）日: 2016-03-09
• 發明（設計）人: 劉偉韜;宋文成
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B47/005
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 張紅鳳

技術領域

本發明屬于礦山頂底板巖體破壞范圍測定技術領域，具體涉及多段封堵雙端觀測系統。

背景技術

礦山頂底板巖體破壞范圍的測量是標志煤巖賦存狀態的重要參數。在研究礦井防治水時，它是一個關鍵性的基礎參數，因此，研究采動圍巖中的導水通道的形成，就有必要掌握巖層移動規律和確定頂底板巖體破壞范圍。通常采用數值模擬、經驗公式預計、現場實測等手段。然而，由于現場條件復雜，在一定程度上，數值模擬不能很好的反映現場情況，經驗公式預計的盲目性較大，隨著采深加大，經驗公式適用性越來越差。

首先，隨著開采深度增加，鉆孔在短時間內容易變形，需要對鉆孔進行快速測量，而鉆孔長度大致在50-70m，測試現場經常運用單段注水觀測儀，每次推進測量長度(約1m)，這就增加了推進次數和觀測時間。其次，現有多段觀測設備中未能實現封堵觀測一體化，且多段觀測時，只有一個測量端，觀測效率增加不大。最后，在實際觀測過程中，封堵壓力一般取2.5MPa，鉆孔觀測水壓一般取0.1MPa，鉆孔內觀測水源壓力不可過大，否則，會對鉆孔孔壁內原有裂隙形成擴張作用。在同一外界水源下，如何讓一體化觀測設備中封堵水源與觀測水源在各自壓力下同時工作。

現有技術未能同時解決上述三個問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多段封堵雙端觀測系統，該觀測系統可以同時向兩個探測段內注水，增加了測量端，提高了測量效率。

其技術解決方案包括：

一種用于圍巖裂隙的封堵雙端觀測系統，其包括探測系統、封堵系統和供給推進系統，所述探測系統安裝在圍巖裂隙的鉆孔中，

所述探測系統包括第一探測單元、第二探測單元、第三探測單元和第四探測單元，所述第一探測單元位于鉆孔的最外側，所述第四探測單元位于鉆孔的最內側，相鄰的探測單元之間、第一探測單元的前部及第四探測單元的尾部均設置有卡槽接頭，每個探測單元均包括平行布置的連通管和漏水管，相鄰的探測單元的連通管和漏水管通過所述卡槽接頭連接，其中，相鄰探測單元的連通管保持連通，位于第一探測單元和第二探測單元、第三探測單元和第四探測單元的漏水管保持連通，位于第二探測單元和第三探測單元之間的漏水管被卡槽接頭分隔為獨立的兩部分，分別為探測I段和探測II段，在第一探測單元和第二探測單元之間、第三探測單元和第四探測單元之間的卡槽接頭內設置有壓力調節閥；

所述第四探測單元伸入鉆孔的一端連接有U形管道，第四探測單元尾部的卡槽接頭上設置有水壓轉換系統，所述水壓轉換系統包括水壓轉換器和卡槽管接頭，所述水壓轉換器包括活塞和基體兩部分，所述活塞左端面面積大于右端面面積，所述活塞內設置有相互連通的導水孔，位于右端的導水孔通過小孔與所述卡槽接頭相連通，位于左端的導水孔開始時被基體內壁密封，在活塞的右端設置有凸臺，所述凸臺用于對活塞中的彈簧一進行限位，所述活塞用以控制左端導水孔與圍巖裂隙中的鉆孔保持連通或關閉；

所述封堵系統包括封堵膠囊，所述封堵膠囊包繞在每個卡槽接頭的外部，所述卡槽接頭內設置有起脹孔；

所述供給推進系統包括注水操作臺一、注水操作臺二和油壓裝置，所述注水操作臺一與探測I段連接，所述注水操作臺二與連通管連接，用于向探測II段注水；

在每個探測單元漏水管的上方均設置有通油管路，所述通油管路與所述油壓裝置連接。

上述水壓轉換器的工作原理為：

水壓轉換器中左端較大的圓柱體活塞面面積為S_左，接觸水壓為第四探測單元漏水管中觀測鉆孔用水壓P_左,右端較小的圓柱體活塞面面積為S_右,接觸水壓為第四探測單元連通管中水壓P_右，彈簧一中彈性系數k，壓縮量x，由二力平衡原理可知：

當F_左+F_彈≥F_右，即P_左S_左+kx≥P_右S_右，則水壓轉換器處于關閉狀態，活塞不外移，導水孔被基體內壁阻擋，不能與漏水管連通。

當F_左+F_彈≤F_右，即P_左S_左+kx≤P_右S_右，則水壓轉換器處于開啟狀態，活塞向外移，導水孔露出基體內壁，與漏水管連通，對鉆孔內進行補水。