[發(fā)明專利]雙端堵水探測(cè)桿、覆巖裂隙鉆測(cè)一體化裝置及鉆測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010638874.5
• 申請(qǐng)日: 2020-07-06
• 公開（公告）號(hào): CN111764837B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐強(qiáng);姚強(qiáng)嶺;于利強(qiáng);夏澤;馬軍強(qiáng);山長(zhǎng)昊;鄭闖凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B17/00
• 分類號(hào): E21B17/00;E21B34/08;E21B49/00;E21B33/13;E21B43/26
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 肖鵬

本發(fā)明公開了一種雙端堵水探測(cè)桿、覆巖裂隙鉆測(cè)一體化裝置及鉆測(cè)方法，包括桿體、兩個(gè)封堵殼層和壓力控制閥；桿體上設(shè)置有封堵通道和注水通道；桿體的側(cè)壁上還設(shè)置有連通注水通道的出水口；兩個(gè)封堵殼層均套裝在桿體外周；每個(gè)封堵殼層的上下端邊緣與桿體外周密封連接，與桿體外壁構(gòu)成一個(gè)封閉腔；下部的封閉腔與封堵通道連通；兩個(gè)封閉腔連通；當(dāng)向兩個(gè)封閉腔內(nèi)注水沖壓后，兩個(gè)封堵殼層分別膨脹與鉆孔內(nèi)壁密封相接；壓力控制閥設(shè)置在出水口上部的注水通道上；當(dāng)封閉腔內(nèi)注水沖壓后，壓力控制閥關(guān)閉；當(dāng)封閉腔內(nèi)卸壓后，壓力控制閥打開。本發(fā)明鉆孔與覆巖探測(cè)的同步進(jìn)行，簡(jiǎn)化了鉆孔內(nèi)其他管路和線路的鋪設(shè)，提高了探測(cè)的可靠性和安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤礦監(jiān)測(cè)設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種雙端堵水探測(cè)桿、覆巖裂隙鉆測(cè)一體化裝置及鉆測(cè)方法。

背景技術(shù)

煤礦井下工作面回采后，采空區(qū)覆巖由下到上依次出現(xiàn)垮落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶，由于導(dǎo)水裂隙帶具有良好的導(dǎo)水通道，當(dāng)進(jìn)行水體下或生態(tài)脆弱地表下采煤時(shí)，導(dǎo)水裂隙帶發(fā)育高度的確定，對(duì)于保障工作面安全和維護(hù)地表生態(tài)環(huán)境平衡具有重要的意義。

現(xiàn)有的覆巖裂隙發(fā)育高度測(cè)試設(shè)備，多是采用井下仰孔分段注水觀測(cè)方法，即向提前打完的鉆孔中伸入雙端封堵裝置，通過分段封堵鉆孔一段距離，并向中間封堵段注水，根據(jù)水量流失量確定覆巖裂隙發(fā)育程度。專利一種覆巖導(dǎo)水裂隙帶監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其探測(cè)鉆進(jìn)方法（申請(qǐng)?zhí)枺?01110457012.3）和煤層采空區(qū)裂隙帶注水觀測(cè)系統(tǒng)（申請(qǐng)?zhí)枺?01010218646.9）公開了一種雙端堵水觀測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)中均布置有兩路管路，一路為前后兩個(gè)膠囊充水（充氣），使其膨脹，從而實(shí)現(xiàn)一段鉆孔的兩端封堵；另一路為封堵段充水，根據(jù)水量流失量確定覆巖裂隙發(fā)育程度。探測(cè)過程中，封堵管路和注水管路隨探桿進(jìn)入鉆孔，并隨探測(cè)深度的加大而逐漸深入，管路與孔壁、鉆桿很容易產(chǎn)生摩擦和擠壓，導(dǎo)致管路破損、斷裂。

為解決上述問題，專利一種電控式單回路堵水覆巖裂隙探測(cè)儀（申請(qǐng)?zhí)枺?01210517637.9）和一種電控式單回路堵水覆巖裂隙探測(cè)方法（申請(qǐng)?zhí)枺?01210517637.9）公開了一種單回路覆巖裂隙注水觀測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將封堵管路和注水管路簡(jiǎn)化為同一回路，避免了探測(cè)過程中由于多管路擠壓、摩擦而導(dǎo)致不能測(cè)量的問題。

以上探測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，均需要提前鉆孔，再將探測(cè)桿推入至鉆孔內(nèi)測(cè)試位置，根據(jù)測(cè)試原理，鉆孔深度較大，且穿過裂隙區(qū)，在退回鉆桿推入探測(cè)桿過程中，鉆孔在裂隙區(qū)位置極易發(fā)生塌孔，導(dǎo)致無法完成探測(cè)工作，耗費(fèi)大量人力物力。專利一種用于覆巖裂隙探測(cè)的鉆測(cè)一體化系統(tǒng)及方法（申請(qǐng)?zhí)枺?01410781189.2）公開了一種覆巖裂隙鉆測(cè)一體化系統(tǒng)，該系統(tǒng)以鉆桿為管路，利用探管桿體上的電磁線圈通斷電，控制三通球閥的不同轉(zhuǎn)向，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鉆桿向鉆頭、封孔膠囊和鉆孔封堵段分別注水。然而，在操作過程中，電纜線被固定在鉆桿的凹槽內(nèi)，在鉆孔過程中，孔口處電纜容易發(fā)生纏繞，另外在井下惡劣的環(huán)境下，電纜易受摩擦和擠壓而出現(xiàn)破損，給礦井安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)重影響。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種雙端堵水探測(cè)桿、覆巖裂隙鉆測(cè)一體化裝置及鉆測(cè)方法，鉆孔與覆巖探測(cè)的同步進(jìn)行，克服了提前打孔帶來的測(cè)量誤差，避免了探測(cè)孔塌孔而導(dǎo)致無法探測(cè)的問題；同時(shí)減小了探測(cè)前期工作量，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度；簡(jiǎn)化了鉆孔內(nèi)其他管路和線路的鋪設(shè)，提高了探測(cè)的可靠性和安全性。

技術(shù)方案：本發(fā)明提出一種雙端堵水探測(cè)桿，包括

桿體；所述桿體上設(shè)置有軸向的封堵通道和注水通道；所述桿體的側(cè)壁上還設(shè)置有出水口；所述出水口與注水通道連通；

兩個(gè)環(huán)狀彈性材質(zhì)的封堵殼層；兩個(gè)所述封堵殼層均套裝在桿體外周，且分別位于出水口的上部和下部；每個(gè)封堵殼層的上端邊緣與桿體外周密封連接；每個(gè)封堵殼層的下端邊緣與桿體外周密封連接；每個(gè)所述封堵殼層與桿體外壁構(gòu)成一個(gè)封閉腔；下部的封閉腔與封堵通道連通；兩個(gè)所述封閉腔之間通過恒壓通道連通；當(dāng)通過封堵通道向兩個(gè)封閉腔內(nèi)注水充壓后，兩個(gè)封堵殼層分別膨脹與鉆孔內(nèi)壁密封相接；