[發明專利]用于監測泥巖地層勘探孔封孔質量的多級伸縮式操作方法

有效

• 申請號: 202110903381.4
• 申請日: 2021-08-06
• 公開（公告）號: CN113863935B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 賈茁;劉永;韓業華;陳亮;榮浩然;林永星;劉文強;李超;莫林飛;張佳文
• 申請（專利權）人: 中鐵十六局集團有限公司;杭州浙科大科技有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D9/06;E21D11/10;E21D11/38
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

1.一種用于監測泥巖地層勘探孔封孔質量的多級伸縮式操作方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)裝置部署，過程如下：

1.1開挖勘探孔,根據勘探工作的需要以及設計，確定勘探孔深度和直徑；

1.2確定裝置下放深度；

1.3根據勘探孔的直徑，確定下放注漿復用管的長度、外壁直徑、復用管內壁直徑，監測裝置外殼的直徑和高度；

1.4準備下放：將監測裝置放入復用管內壁中，使橡膠塞與復用管內壁充分接觸，并將地面監測站的電纜連入數據接口，將鋼索與吊裝孔連接；

1.5下放、掃描孔壁：將下放注漿復用管勻速下放至勘探孔的底部，在下放過程中，開啟裝置底部的攝像頭與照明燈，獲取勘探孔孔壁的土層詳細信息，尋找薄弱位置，確定最佳裝置下放深度；

1.6注漿：將水泥漿注入下放注漿復用管的注漿層，使水泥漿沿著注漿層入勘探孔的底部，同時提升下放注漿復用管與裝置主體；

1.7下放監測裝置，當提升下放注漿復用管至預定深度時，停止注漿，緩慢提升下放注漿復用管，同時將電纜和鋼索慢慢向下放層中送入，使得合金底座緊貼水泥漿液，提升預定高度后，停止提升；

1.8展開監測裝置，啟動步進電機，驅動轉軸，放出鋼絲繩，使得內臂、中臂、外臂有序伸出，直至側濕度計嵌入勘探孔的孔壁，鋁合金板緊貼孔壁，關閉步進電機；

1.9繼續注漿：斷開吊裝孔、數據接口的連接，使裝置與地面的物理連接脫離，開啟超聲收發聲吶，檢查無線超聲連接的可用性；繼續向注漿層內注漿并提升下放注漿復用管，直至勘探孔的孔頂；

1.10封頂：停止注漿，移除下放注漿復用管，蓋上勘探孔孔頂蓋，封孔完畢；

(2)監測預警，過程如下：

2.1封頂完畢后，開啟側濕度計、頂部濕度計，并解鎖步進電機，使得鋼絲繩可以帶動步進電機的轉動，監測步進電機感應電流變化；

2.2某一時刻，由于封孔質量不佳，地表水沿勘探孔滲流而下，勘探孔內濕度升高；頂部濕度計與側濕度計監測到濕度變化，觸發濕度預警，預警信息通過超聲收發聲吶傳遞至地面監測站。

2.如權利要求1所述的用于監測泥巖地層勘探孔封孔質量的多級伸縮式操作方法，其特征在于，所述步驟(2)中，監測預警的過程還包括如下：

2.3接下來的某一時刻，如果裝置監測深度處泥巖地層遇水發生崩解，由于內彈簧、中彈簧、外彈簧的作用，鋁合金板始終緊貼孔壁，泥巖孔壁的崩解塌陷使得伸縮探測機構伸出，帶動鋼絲繩，使步進電機轉動，產生較大的感應電流，觸發崩解預警，預警信息通過超聲收發聲吶傳遞至地面監測站。

3.如權利要求1或2所述的用于監測泥巖地層勘探孔封孔質量的多級伸縮式操作方法，其特征在于，實現所述操作方法的多級伸縮式智能裝置包括吊裝孔、數據接口、合金外殼、合金底座、超聲收發聲吶、橡膠塞、多級伸縮探測機構、攝像頭、照明燈、步進電機、轉軸、齒輪組、定滑輪組、鋼絲繩、側濕度計和頂部濕度計；

其中，吊裝孔和數據接口與合金外殼固定連接；合金底座與合金外殼通過卡扣連接；超聲收發聲吶與合金外殼固定連接；橡膠塞與合金外殼固定連接位于合金外殼的底部外側；多級伸縮探測機構與合金外殼固定連接；攝像頭與合金底座固定連接；照明燈與合金底座固定連接；步進電機與合金底座固定連接，轉軸穿過合金底座上的圓孔，并可自由轉動；步進電機的輸出軸通過齒輪組與轉軸聯動；定滑輪組與金屬外殼固定連接；鋼絲繩一頭與多級伸縮探測機構固定連接，鋼絲繩另一頭與繞線盤固定連接，并穿過定滑輪組，多級伸縮探測機構安裝側濕度計，頂部濕度計與合金外殼固定連接；繞線盤安裝在轉軸上。

4.如權利要求3所述的用于監測泥巖地層勘探孔封孔質量的多級伸縮式操作方法，其特征在于，所述多級伸縮探測機構包括內彈簧、內臂、內擋板、中彈簧、中臂、中擋板、外彈簧、外臂、外擋板、球支座和鋁合金板，內彈簧的內端與合金外殼固定連接；內臂穿過合金外殼上的圓孔；內擋板與內臂固定連接，內彈簧的外端頂觸在所述內擋板上；中彈簧位于內臂內且中彈簧的內端與內壁固定連接，中臂穿過內臂上的圓孔；中擋板與中臂固定連接，中彈簧的外端頂觸在中擋板上；外彈簧位于中臂內且外彈簧的內端與中臂固定連接；外臂穿過中臂上的圓孔；外擋板與外臂固定連接，外彈簧的外端頂觸在外擋板上；球支座與鋁合金板固定連接，并嵌入外臂上的孔位；側濕度計與鋁合金板固定連接。