[發(fā)明專利]一種工作面采空區(qū)裂隙帶鉆孔透氣性分段測試裝置及測試方法

有效

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• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN111058839B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邢玉忠;李恩廣;邢晨;韓培壯;陳曉宇
• 申請（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B43/26;E21F7/00
• 代理公司: 太原晉科知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

1.一種工作面采空區(qū)裂隙帶鉆孔透氣性分段測試裝置，其特征在于：包括注水水泵（1）、壓力表（2）、流量計（3）、帶有刻度的軟管（4）和封堵注水裝置（5），注水水泵（1）與帶有刻度的軟管（4）連接，帶有刻度的軟管（4）與封堵注水裝置（5）連接，注水水泵（1）的出口處設(shè)置壓力表（2）和流量計（3），封堵注水裝置（5）包括2號囊（6）、2號滑塊（7）、注水硬管（8）、噴水動力頭注水管（9）、1號滑塊（10）、1號囊（11）和噴水動力頭（12），噴水動力頭注水管（9）設(shè)置在注水硬管（8）內(nèi)部，噴水動力頭注水管（9）前端設(shè)置噴水動力頭（12），噴水動力頭注水管（9）的外部固定有2號滑塊（7）和1號滑塊（10），注水硬管（8）對應(yīng)2號滑塊（7）和1號滑塊（10）的位置設(shè)置有A閥和C閥，A閥外側(cè)設(shè)置2號囊（6），B閥外側(cè)設(shè)置1號囊（11），2號滑塊（7）和1號滑塊（10）分別封堵A閥和C閥，注水硬管（8）A閥和C閥之間位置設(shè)置有B閥，1號滑塊（10）前方設(shè)置彈簧（13）以及限位器（14），彈簧（13）一端與注水硬管（8）固定，限位器（14）設(shè)置在注水硬管（8）的內(nèi)側(cè)的側(cè)壁上，注水硬管（8）上還設(shè)置有D閥，D閥位于C閥外側(cè)端。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工作面采空區(qū)裂隙帶鉆孔透氣性分段測試裝置，其特征在于：所述的A閥包括復(fù)位桿I（A1）、限位滑塊I（A2）、密封體I（A3）、限位彈簧I（A4）、主彈簧I（A5）和閥體I（A6），密封體I（A3）設(shè)置在注水硬管（8）的管壁開設(shè)的孔內(nèi)，密封體I（A3）頂部安裝主彈簧I（A5），主彈簧I（A5）上端固定在閥體I（A6）內(nèi)，密封體I（A3）頂部兩側(cè)設(shè)置有可以向外側(cè)滑動的限位滑塊I（A2），限位滑塊I（A2）與密封體I（A3）接觸的一面為斜面，限位滑塊I（A2）外側(cè)設(shè)置有限位彈簧I（A4），所述的復(fù)位桿I（A1）為L型結(jié)構(gòu)，復(fù)位桿I（A1）的一端插設(shè)在限位滑塊I（A2）和限位彈簧I（A4）之間，A閥與C閥結(jié)構(gòu)相同。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工作面采空區(qū)裂隙帶鉆孔透氣性分段測試裝置，其特征在于：所述的B閥包括復(fù)位桿II（B1）、限位滑塊II（B2）、密封體II（B3）、限位彈簧II（B4）、主彈簧II（B5）和閥體II（B6），密封體II（B3）設(shè)置在注水硬管（8）的管壁開設(shè)的孔內(nèi)，密封體II（B3）頂部設(shè)置有主彈簧II（B5），主彈簧II（B5）上端與閥體II（B6）固定，密封體II（B3）上還連接有復(fù)位桿II（B1），復(fù)位桿II（B1）穿過閥體II（B6），密封體II（B3）兩端設(shè)置有傾角，密封體II（B3）兩端與限位滑塊II（B2）接觸連接，限位滑塊II（B2）與密封體II（B3）接觸的一面設(shè)置有反向傾角，限位滑塊II（B2）另一面與閥體II（B6）之間設(shè)置限位彈簧II（B4），閥體II（B6）嵌在注水硬管（8）表面。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工作面采空區(qū)裂隙帶鉆孔透氣性分段測試裝置，其特征在于：所述的D閥包括關(guān)水孔（D1）、阻斷桿（D2）、復(fù)位拉環(huán)（D3）、承壓板（D4）和隔水膜（D5），隔水膜（D5）嵌在注水硬管（8）上，隔水膜（D5）中部設(shè)置貫穿的阻斷桿（D2），阻斷桿（D2）一端與注水硬管（8）內(nèi)部接通，阻斷桿（D2）另一端安裝承壓板（D4），承壓板（D4）上設(shè)置復(fù)位拉環(huán)（D3）；所述的關(guān)水孔（D1）設(shè)置在1號滑塊上，關(guān)水孔（D1）下端與噴水動力頭注水管（9）連通，關(guān)水孔（D1）下端的孔徑比上端的孔徑大兩毫米，關(guān)水孔（D1）下部安裝有T型活塞，活塞上連接有回位彈簧。

5.一種如權(quán)利要求4所述的工作面采空區(qū)裂隙帶鉆孔透氣性分段測試裝置的測試方法，其特征在于：包括以下步驟，

S100～將注水軟管與注水水泵、封堵注水裝置連接起來，將封堵注水裝置放入鉆孔，打開注水水泵，調(diào)節(jié)壓力小于p1，p1為A閥和C閥部分打開的壓力，使噴水動力頭帶動封堵注水裝置進(jìn)入鉆孔，注水軟管上帶有刻度，根據(jù)注水軟管的刻度確定封堵注水鉆孔的位置，到達(dá)指定位置后停止注水；

S200～在外面固定住注水軟管，打開注水水泵繼續(xù)注水，使噴水動力頭帶動1滑塊和2號滑塊發(fā)生位移，加大注水水壓，開始往水囊注水，當(dāng)水壓加到p3時停止注水，p3為A閥和C閥全部打開的壓力；

S300～調(diào)節(jié)注水水泵壓力小于p3，開始往鉆孔注水區(qū)注水，記錄下注水壓力及在此壓力下的流量；停止注水，從注水水泵上拆下帶有刻度的注水軟管，等軟管里面沒有水流出后，重新調(diào)節(jié)注水水泵壓力，接上軟管開始注水，記錄下新的水壓和流量；重復(fù)上述步驟獲得多組數(shù)據(jù)；

S400～調(diào)節(jié)注水水泵壓力至p4，p4＞p3，關(guān)閉注水水泵，拆下帶有刻度的注水軟管，等管內(nèi)沒有水流出后，拖動注水軟管撤出裝置，按動復(fù)位桿及復(fù)位拉環(huán)使裝置復(fù)位；

S500～改變注水位置，重復(fù)步驟S200-S400，獲得鉆孔另一位置滲透參數(shù)；

S600～重復(fù)步驟S500，獲得整個鉆孔的滲透參數(shù)；

S700～對比鉆孔不同區(qū)域同一壓力下的注水流量，流量越多的地方裂隙越發(fā)育，確定鉆孔裂隙最發(fā)育部位；

S800～重復(fù)S200至S600對不同鉆孔進(jìn)行裂隙發(fā)育程度測試，確定裂隙最發(fā)育部位。