雙端封堵測(cè)漏一體化觀測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及礦山頂?shù)装鍘r體破壞范圍測(cè)定技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙端封堵測(cè)漏一體化觀測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]礦山頂?shù)装鍘r體破壞范圍的測(cè)量是標(biāo)志煤巖賦存狀態(tài)的重要參數(shù)。在研究礦井防治水時(shí)，它是一個(gè)關(guān)鍵性的基礎(chǔ)參數(shù)，因此，研究采動(dòng)圍巖中的導(dǎo)水通道的形成，就有必要掌握巖層移動(dòng)規(guī)律和確定頂?shù)装鍘r體破壞范圍。通常采用數(shù)值模擬、經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)等手段。
[0003]然而，由于現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜，在一定程度上，數(shù)值模擬不能很好的反映現(xiàn)場(chǎng)情況，經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)計(jì)的盲目性較大，隨著采深加大，經(jīng)驗(yàn)公式適用性越來(lái)越差。由于現(xiàn)有的觀測(cè)設(shè)備中同時(shí)工作的管道數(shù)量過(guò)多，尤其在推進(jìn)過(guò)程中，容易出現(xiàn)鉆孔內(nèi)管道纏繞問(wèn)題，另外，在實(shí)際觀測(cè)過(guò)程中，封堵壓力一般取2.5MPa，鉆孔觀測(cè)水壓一般取0.1MPa，鉆孔內(nèi)觀測(cè)水源壓力不可過(guò)大，否則，會(huì)對(duì)鉆孔孔壁內(nèi)原有裂隙形成擴(kuò)張作用。在同一外界水源下，如何讓一體化觀測(cè)設(shè)備中封堵水源與觀測(cè)水源在各自壓力下同時(shí)工作，現(xiàn)有技術(shù)未能同時(shí)解決上述兩個(gè)問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種雙端封堵測(cè)漏一體化觀測(cè)系統(tǒng)，該觀測(cè)系統(tǒng)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)封堵測(cè)漏一體化，減少了鉆孔內(nèi)同時(shí)工作的管道數(shù)量，并且可完成封堵測(cè)漏一體化及封堵高壓水源向觀測(cè)低壓水源的壓力轉(zhuǎn)換。
[0005]其技術(shù)解決方案包括:
[0006]—種用于礦山頂?shù)装鍘r體的封堵測(cè)漏一體化觀測(cè)系統(tǒng)，其包括封堵系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、供給推進(jìn)系統(tǒng)和壓力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)；
[0007]所述封堵系統(tǒng)包括連通管、位于連通管兩端的第一封堵單元和第二封堵單元，所述第一封堵單元靠近巖體鉆孔的內(nèi)側(cè)，其中，每個(gè)封堵單元均包括漏水管、連接在漏水管兩端的管狀接頭和封堵膠囊，每個(gè)封堵單元和連通管之間均通過(guò)所述管狀接頭連接，所述封堵膠囊設(shè)置在兩個(gè)管狀接頭的漏水管外圍，所述封堵膠囊與漏水管之間形成一定的封堵空間；
[0008]所述壓力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括水壓轉(zhuǎn)換器和卡槽管接頭，所述水壓轉(zhuǎn)換器通過(guò)卡槽管接頭連接在所述第一封堵單元尾部的管狀接頭上，所述水壓轉(zhuǎn)換器包括活塞和基體兩部分，所述活塞左端面的面積大于右端面的面積，所述活塞內(nèi)設(shè)置有相互連通的導(dǎo)水孔，位于右端的導(dǎo)水孔通過(guò)小孔與所述卡槽管接頭相連通，位于左端的導(dǎo)水孔開始時(shí)被基體內(nèi)壁密封，在活塞的右端設(shè)置有凸臺(tái)，所述凸臺(tái)用于對(duì)活塞中的彈簧進(jìn)行限位，所述活塞用以控制左端導(dǎo)水孔與圍巖中的鉆孔保持連通或關(guān)閉；
[0009]所述導(dǎo)向系統(tǒng)包括導(dǎo)向錐，所述導(dǎo)向錐與所述第一封堵單元頭部的管狀接頭連接；
[0010]所述供給推進(jìn)系統(tǒng)與所述連通管連通，用于向所述連通管內(nèi)注水，顯示并記錄各個(gè)參數(shù)。
[0011 ]上述技術(shù)方案直接帶來(lái)的有益技術(shù)效果是:
[0012]活塞呈左右兩端不等大的圓柱體，左端較大的圓柱體活塞面面積為S外，接觸水壓為P外，右端較小的圓柱體活塞面面積為S內(nèi)，接觸水壓為P內(nèi)?？拷钊挠叶擞幸煌古_(tái)設(shè)置，通過(guò)彈簧與基體內(nèi)部相應(yīng)部位配合，保證活塞在基體內(nèi)移動(dòng)的同時(shí)不致脫離基體?；钊麅?nèi)設(shè)置有相互連通的導(dǎo)水孔，位于右端導(dǎo)水孔通過(guò)小孔與卡槽管接頭相連通，位于左端導(dǎo)水孔開始時(shí)被基體內(nèi)壁密封，當(dāng)活塞向左伸出基體大于某一位置時(shí)，左端導(dǎo)水孔與鉆孔連通。
[0013]水壓轉(zhuǎn)換器工作原理為:
[0014]左端較大的圓柱體活塞面面積為如，接觸水壓為鉆孔觀測(cè)水壓P外，右端較小的圓柱體活塞面面積為S內(nèi)，接觸水壓為P內(nèi)，彈簧中彈性系數(shù)k，壓縮量X，由二力平衡原理可知:
[0015]當(dāng)F外+F彈2F內(nèi)，即P外汾卜+kx > P內(nèi)S內(nèi)，則水壓轉(zhuǎn)換器處于關(guān)閉狀態(tài)，活塞不外移，導(dǎo)水孔被基體內(nèi)壁阻擋，不能與鉆孔連通。
[0016]當(dāng)F外+F#F< F內(nèi)，SPP外汾卜+kx < P內(nèi)S內(nèi)，則水壓轉(zhuǎn)換器處于開啟狀態(tài)，活塞向外移，導(dǎo)水孔露出基體內(nèi)壁，與鉆孔連通，對(duì)鉆孔內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)水。
[0017]上述過(guò)程既可實(shí)現(xiàn)由內(nèi)測(cè)(指封堵膠囊)封堵高壓水(一般為2.5MPa)向外側(cè)(指鉆孔內(nèi))觀測(cè)低壓水(0.1MPa)轉(zhuǎn)化，又可根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)鉆孔內(nèi)實(shí)時(shí)補(bǔ)水過(guò)程。
[0018]其中，P外為觀測(cè)水壓，工程常取0.1MPa，P內(nèi)為封堵系統(tǒng)內(nèi)起脹封堵膠囊用水壓，工程常取2.5MPa，由此可知，汾卜與S內(nèi)的比值約為10?25:1，考慮到面積差值太大，故加入彈簧進(jìn)行調(diào)節(jié)，一是可以降低內(nèi)外面積比，便于實(shí)際制造需要，二是可使活塞可自動(dòng)回位。
[0019]作為本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選方案，所述管狀接頭上設(shè)置有垂直向上和垂直向下的凸起部，所述封堵膠囊纏繞在兩個(gè)凸起部的漏水管外圍。
[0020]作為本實(shí)用新型的另一個(gè)優(yōu)選方案，距凸起部一定距離的位于漏水管一側(cè)的管狀接頭上設(shè)置有凹槽，所述凹槽通過(guò)與固定件配合將所述封堵膠囊固定。
[0021]優(yōu)選的，所述供給推進(jìn)系統(tǒng)包括注水操作臺(tái)、回水壓力表、電子記錄器、鉆機(jī)和鉆桿，所述注水操作臺(tái)向所述連通管內(nèi)提供高壓水源，所述電子記錄器安裝注水操作臺(tái)上，所述回水壓力表用于對(duì)回水管中的回水壓力進(jìn)行校正檢測(cè)。
[0022]優(yōu)選的，所述活塞左端面的面積與右端面的面積之比為10?25:1。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，該系統(tǒng)的有益技術(shù)效果為:
[0024]1、實(shí)現(xiàn)了觀測(cè)系統(tǒng)的封堵測(cè)漏一體化，減少了鉆孔內(nèi)同時(shí)工作的管道數(shù)量，解決了推進(jìn)過(guò)程中鉆孔內(nèi)多管道相互纏繞問(wèn)題。
[0025]2、通過(guò)封堵系統(tǒng)和壓力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的配合，實(shí)現(xiàn)了一體化過(guò)程中封堵水源向觀測(cè)水源壓力轉(zhuǎn)換，解決了觀測(cè)過(guò)程中封堵水源與觀測(cè)水源在各自壓力下工作問(wèn)題，避免了觀測(cè)水源壓力過(guò)高對(duì)鉆孔裂隙的破壞作用。
[0026]3、提高了礦山頂?shù)装鍘r體破壞范圍測(cè)量過(guò)程的穩(wěn)定性和精確性，避免了觀測(cè)水源壓力過(guò)高對(duì)鉆孔裂隙的破壞作用，為礦山頂?shù)装鍘r體破壞范圍測(cè)量過(guò)程的穩(wěn)定性和精確性奠定基礎(chǔ)。
【附圖說(shuō)明】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)說(shuō)明:
[0028]圖1為本實(shí)用新型觀測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為本實(shí)用新型觀測(cè)系統(tǒng)中測(cè)試探頭整體示意圖；
[0030]圖3為本實(shí)用新型觀測(cè)系統(tǒng)中第一封堵單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖4為本實(shí)用新型觀測(cè)系統(tǒng)中第二封堵單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖5、6為壓力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖7、8為水壓轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖9、10為本實(shí)用新型卡槽管接頭結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖11為本實(shí)用新型壓力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中水壓轉(zhuǎn)換器狀態(tài)示意圖；
[0036]圖12為本實(shí)用新型觀測(cè)系統(tǒng)中導(dǎo)向錐結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖中，1、巖體，2、鉆孔，3、封堵膠囊，4、連通管，5、水壓轉(zhuǎn)換器，6、管狀接頭一，7、漏水管，8、卡槽管接頭，9、管狀接頭三，1、高壓軟管，11、鉆桿，12、鉆機(jī)，13、注水操作臺(tái)，14、導(dǎo)向錐，15、管狀接頭二，16、活塞，17、導(dǎo)水孔，18、彈簧，19、凸臺(tái)，20、基體，21、小孔。
【具體實(shí)施方式】
[0038]本實(shí)用新型提出了一種雙端封堵測(cè)漏一體化觀測(cè)系統(tǒng)，為了使本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)、技術(shù)方案更加清楚、明確，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步清楚、完整的說(shuō)明。
[0039]本實(shí)用新型，雙端封堵測(cè)漏一體化觀測(cè)系統(tǒng)，結(jié)合圖1至圖8所示，其包括封堵系統(tǒng)、壓力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)和供給推進(jìn)系統(tǒng)，其中，供給推進(jìn)系統(tǒng)詳見圖1所示，包括注水操作臺(tái)13、鉆桿11、鉆機(jī)12，其中，注水操作臺(tái)13負(fù)責(zé)提供固定壓力水源，通過(guò)高壓軟管10、鉆桿11與一體化觀測(cè)系統(tǒng)相連，鉆機(jī)12負(fù)責(zé)推進(jìn)一體化觀測(cè)系統(tǒng)至相應(yīng)的觀測(cè)區(qū)域，注水操作臺(tái)13包括流量表、壓力表，分別用于觀測(cè)注水流量和注水壓力，鉆機(jī)12負(fù)責(zé)推進(jìn)一體化觀測(cè)系統(tǒng)至相應(yīng)的觀測(cè)區(qū)域，對(duì)于供給推進(jìn)系統(tǒng)和觀測(cè)系統(tǒng)的工作運(yùn)行方法借鑒現(xiàn)有技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)。
[0040]封堵系統(tǒng)詳見圖1至圖4所示，包括連通管4和位于連通管4兩端的第一封堵單元和第二封堵單元，第一封堵單元在靠近巖體鉆孔的最內(nèi)側(cè)，第二封堵單元位于遠(yuǎn)離巖體鉆孔一側(cè)，其中，第二封堵單元包括兩個(gè)管狀