[实用新型]煤矿覆岩导水裂缝带仰孔观测仪

说明书

技术领域

本实用新型属于煤矿测试技术领域，具体涉及一种测定煤矿井下覆岩断裂导水裂缝带高度和范围的设备。

背景技术

在煤炭开采过程中，随着煤层采掘的推进，在工作面后方的上覆岩会自下而上形成导水裂缝带。当上覆岩存在含水层或者工作面上方有地面水时，一旦裂缝带发育达到水体的影响范围内，就会造成水体溃入井下，影响煤矿正常生产，同时危及人员生命安全。对开采覆岩导水裂缝带的观测研究是进行含水层或水体下安全开采的主要技术措施之一，其研究成果是矿井工程设计和开采的依据，依此确定合理的开采上限和开采高度，确保国家资源的合理回收，也是确定防治水工程的重要依据之一。导水裂缝带范围和高度的确定无论对于煤矿安全生产、地表防护，还是地下水资源的保护都具有极其重要的意义，所以导水裂缝带的探测研究一直是我国水体下安全开采的关键性问题。

迄今为止，覆岩导水裂缝带的主要探测手段有水文地质法、物探法、室内模拟法和经验公式法，其中，地面钻孔冲洗液消耗量观测法是公认的比较直观有效且可靠的传统方法。地面钻孔冲洗液消耗量观测法是在地面施工钻孔，通过观测浆液的漏失，同时配合孔内物探测井(超声成相，声速测井等)获得观测数据，对采前及采后的钻孔资料进行对比分析，获得开采的覆岩导水裂缝带的最大高度。这在中硬及浅部三软地层均有成功的先例。但是，实践及工程表明，煤层开采后覆岩的运动和破坏是由下向上传递发展的，在整个运动没有稳定之前，由上而下的地面观测法总要不可避免地受到岩层运动的影响，在覆岩开采移动稳定后观测到的资料往往不能代表其导水裂缝带的最大发育高度，这对水体下安全开采，尤其在缓倾斜煤层条件下是极为重要的。由上可知，传统的地面钻孔观测方法存在如下缺点：钻孔施工和消耗材料费用高，钻孔施工方向与导水裂缝带发育方向相反，导水裂缝带发育过程、形态和发育高度观测难以达到精确化程度，更重要的是三软深部开采传统方法难以保证钻孔施工成功，达不到观测目的。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有观测仪器的缺点，提供一种设计合理、结构简单、操作简便、测试效果好的煤矿覆岩导水裂缝带仰孔观测仪。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种煤矿覆岩导水裂缝带仰孔观测仪，中空结构的联接钻杆的顶端与下部测试联接杆的底端联接，下部测试联接杆的外围套设有下部橡胶囊、顶端与注水花管的底端联接，注水花管的顶端与上部测试联接杆的底端联接，上部测试联接杆的外围套设有上部橡胶囊，联接钻杆的内部设置有与上部橡胶囊和下部橡胶囊相联通的气管、底部设置有与低压输气装置联接的底部输气连接端头和与中压输水装置联接的底部输水连接端头，底部输气连接端头与气管联通。

本实用新型的低压输气装置为：在输气管的右端设置有与气源联接的低压气源接头、左端设置有与底部输气连接端头联接的测试仪输气接头，输气管泄压阀设置在低压气源接头与测试仪输气接头之间测试仪输气接头一侧，输气管压力调节阀设置在低压气源接头与测试仪输气接头之间低压气源接头一侧，输气管压力表安装于输气管泄压阀和输气管压力调节阀之间。

本实用新型的中压输水装置为：在输水管的右端设置有与水源联接的中压水源接头、右端设置有与底部输水连接端头联接的测试仪输水接头，输水管的中部设置有输水管泄压阀，输水管压力表设置在输水管泄压阀与中压水源接头之间输水管泄压阀一侧，输水管压力调节阀设置在输水管泄压阀与中压水源接头之间中压水源接头一侧，流量表设置在输水管泄压阀与测试仪输水接头之间输水管泄压阀一侧，单向导水阀设置在输水管泄压阀与测试仪输水接头之间测试仪输水接头一侧。

本实用新型的煤矿覆岩导水裂缝带仰孔观测仪，采用在联接钻杆的顶部联接上部测试端头，上部测试端头两端的上、下部橡胶囊与联接钻杆的气管联通，测试时，通气后的上、下部橡胶囊将测试端堵死，然后注水观测水的流失量，从而探测到覆岩导水裂缝带的形态、发育过程、最大发育高度和形成的时间等信息。由于井下仰孔深度浅，钻进速度快，可在工作面采过观测孔位，当顶板冒落下沉，躲过岩移活跃期后，以较快的速度钻进，观测导水裂缝带最大高度，这种观测方式符合覆岩动运规律、能较大程度地避免岩层移动影响，且能有效、客观地反映采动裂缝发育状况。本实用新型具有设计合理、结构简单、操作简便、测试效果好等突出优点，可方便应用于浅部、中部矿井，以及深部矿井开采等条件下覆岩导水裂缝带的确定，为实际生产提供决策依据。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图。

图2为沿图1中A-A线的剖视图。

图3为沿图1中B-B线的剖视图。

图4为图1中低压输气装置11的结构示意图。