[發明專利]一種壓水試驗測試裝置及測試方法

有效

• 申請號: 202110674601.0
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113466099B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 姬亞東;王世東;李昂;楊宇軒;張文忠;穆鵬飛;馬強;丁學松;紀丙楠;周永根;高帥;李遠謀
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團西安研究院有限公司;西安科技大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 徐州蘇越知識產權代理事務所(普通合伙) 32543
• 代理人: 劉振祥

一種壓水試驗測試裝置及測試方法，裝置：傳感器轉接頭由中間鉆桿和轉接構件組成；上部鉆桿、中間鉆桿和下部鉆桿依次固接形成測試桿；壓力傳感器安裝在轉換構件上，并與壓力測量儀連接；上部和下部封孔膠囊由上到下的設置在測試桿的下方，且注水管路相互連接后與測試桿的軸心通孔連通，且兩個封孔膠囊的氣囊相連通后與氣壓泵連接；注水箱通過注水管與測試桿的軸心通孔連接。方法：布置設備；連接傳感器轉接頭和壓力傳感器；開始試驗，記錄下放深度；開始測量；利用封孔膠囊固定探測桿的位置，觀察壓力變化值；記錄試驗段水位流失時間；進行不同位置測試段的測試；計算試壓壓力下的壓入流量。該裝置和方法有利于快速、精確地獲取巖層滲透性指標。

技術領域

本發明屬于壓水測試技術領域，具體是一種壓水試驗測試裝置及測試方法。

背景技術

現階段，許多煤田水文地質條件十分復雜，煤層開采過程中受到多種水體的威脅，深入開展帶壓開采采煤工作面底板破壞突水成災機理及預警系統研究、有效遏制礦井突水事故的發生、保障煤礦安全生產，是目前我國煤炭工業迫切需要解決的問題，對進一步提高大水礦區生產效果和資源回收率具有重要意義，也能為以后同類型的煤層安全高效開采提供科學可靠的參考依據。

經過多年的底板采動現場實踐觀測，開采煤層底板也像上覆巖層一樣從煤層底面到含水層頂面可分為“下三帶”，即底板導水破壞帶、完整巖層帶、承壓水導升帶。“下三帶”理論比較符合煤層底板破壞、突水規律，在生產實踐中得到了較為廣泛的應用，由此可見，底板導水破壞帶的現場實地觀測具有重要意義。為了查明底板變形破壞規律，現今采用的研究方法可采用理論研究、數值模擬研究及實驗研究等，雖然這些方法在認識底板巖層移動變形規律方面起到了很重要的作用，但在工程實踐中，利用實測數據信息來推斷底板巖層移動變形破壞規律無疑是最直接、最可靠的方法。另外地質勘察和水文觀測的重要技術參數是地層的滲透系數或滲透率，該測試一般要復合《水利水電工程注水試驗規程》規程。

目前現場實地觀測的方法有：鉆孔聲波測試法、底板鉆孔位移計法、鉆孔窺視測試法、鉆孔應力計、鉆孔放注水法等。以上幾種方法中，鉆孔放注水法是獲取巖體滲透性指標的常用方法。它主要是通過人工抬高水頭，向孔內注入清水，測定巖土體滲透系數的一種原位測試方法。根據地層滲透系數的大小，可以判定巖土體的透水級別，從而為工程的防滲處理方案提供地質依據。鉆孔放注水法的成果直接影響對工程巖土體滲透性狀況的評價。因此，鉆孔放注水法的可靠性是非常重要的，但在傳統鉆孔放注水法的實際操作過程中時常存在以下難題：

（1）根據《水利水電工程注水試驗規程》要求，壓水試驗測試所需的水壓分別為0.3/0.6/1.0MPa，但往往由于鉆孔深度較深或水位距離鉆孔口落差超過30m水頭甚至超過100m水頭，常規的實測方法由于受到鉆孔內本身的水頭落差限制，測試過程中的水壓往往超過《水利水電工程注水試驗規程》所需要的0.3/0.6/1.0MPa，使其壓水測試實驗結果存在較大誤差；

（2）即使測試鉆孔內的水位與鉆孔孔口水位落差符合《水利水電工程注水試驗規程》0.3/0.6/1.0MPa的要求，但是地層往往由于壓水段存在較大的裂隙，壓水漏失量較大，超過了注水水泵自身的泵送流量上限，使得測試無法進行而中斷，或投入更多的資金購置流量更大的大功率水泵，投資大、耗費時間長等弊端；

（3）壓水試驗測試所需要的流量值應準確、可靠，但是常規的水泵往往控制水流量的輸出存在一定的波動，使得實測的結果存在較大誤差。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種壓水試驗測試裝置及測試方法，該裝置結構簡單，制造成本低，有利于快速、精確地獲取巖層滲透性指標；該方法操作步驟簡單、實施成本低，便于準確快速的獲得設定試驗壓力下的壓入流量，具有較好的推廣價值和實用性。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種壓水試驗測試裝置，包括上部鉆桿、下部鉆桿、上部封孔膠囊、下部封孔膠囊、傳感器轉接頭、壓力傳感器、氣壓泵、壓力測量儀和注水箱；

所述傳感器轉接頭由中間鉆桿和轉接構件組成；