[发明专利]电控式单回路堵水覆岩裂隙探测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿山井下覆岩裂隙发育情况观测技术。

背景技术

煤层开采对其周围岩体起到破坏作用，上覆岩层由下到上出现垮落带、导水裂隙带和弯曲下沉带，其中垮落带和导水裂隙带是顶板水的良好通道。当煤层上方具有富含水层时，导水裂隙带是否贯通该含水层直接决定工作面的安全，因此，正确确定导水裂隙带发育情况具有非常重要的意义。

与本申请有关的技术是中国专利（申请号为90106348.7），它公开了一种双端堵水器和采用双端堵水器向钻孔中注水、通过钻孔漏水情况确定导水裂隙带发育情况的方法。双端堵水器结构是，在连接管两端分别安装有充水胶囊和气门芯原理式的胶皮环单向阀，双端堵水器连接有胶管，用杆件顶入钻孔中，胶管下端连接在注水观测装置上。注水时先涨开两端胶囊将钻孔的某段两端封堵，涨开一定压力后胶皮环单向阀打开，向封堵段注水，通过观测注水压力和流量变化确定导水裂隙带发育情况。该方法的缺点是：1、使用胶管注水，探杆深入和抽出钻孔时，胶管与钻孔壁摩擦，经常发生胶管磨坏、挤断等现象，导致无法继续测试；2、使用胶皮环单向阀控制封孔胶囊压力，胶皮易疲劳，导致堵孔压力降低，无法有效堵孔，堵孔可靠性下降；3、往钻孔注水时，由于受到阀门胶环阻力，注水往往较慢，长时间无法将钻孔封堵段注满水，导致测量不准确；特别是钻孔封堵段裂隙较大时，根本无法将钻孔封堵段注满水，也就无法得到钻孔单位时间的漏水量，从而不能准确获得钻孔裂隙发育情况。若通过增大注水口来提高注水速度，将极大的减小阀门胶环的使用寿命，且阀门胶环容易偏离注水口，降低了封孔可靠性；若通过加大水压提高注水速度，阀门胶环极易涨破，导致无法封孔。

与本申请有关的另一技术是中国专利CN 201696048U和CN 202393921U，公开的方法，它的原理与上一个技术基本相同，也采用了双端堵水器和注水观测装置。为了克服上一个技术的第2、3个缺点，它去掉了双端堵水器的胶皮环单向阀，采用两套管路，一套用高压风管向胶囊注气，通过高压风回路起胀和收缩胶囊；另一套用钻杆与双端堵水器连接，通过钻杆向钻孔注水，通过观测单位时间注水量得到裂隙发育情况。由于将封孔堵水和裂隙注水测量分开，克服了胶皮环单向阀的缺陷。

但是，由于高压风管和钻杆一块进入钻孔内，在井下恶劣的条件下，高压风管很容易与钻孔壁和钻杆之间产生摩擦、挤压，破坏高压风管的密封性，甚至使高压风管断裂；采用高压风管封堵钻孔，人工调节封孔压力，其可靠性差，经常发生由于胶囊膨胀不到位而使测量结果错误的现象；为了提高封孔的可靠性，有时会将封孔压力调的较大，从而减小封孔胶囊寿命，甚至发生胶囊涨破现象，严重影响导水裂隙带的正常观测及观测结果的准确性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种电控式单回路堵水覆岩裂隙探测方法。

本发明的技术方案是：

第一步：制备电控式单回路堵水覆岩裂隙探测仪

探测仪结构是在一根连接管两端分别安装有上封孔胶囊和下封孔胶囊；在下封孔胶囊内设有水流调节装置；所述水流调节装置是在一个外壳内设有上、下两个串接的两位三通电磁阀；外壳壁上设有若干通向下封孔胶囊的通孔；外壳外壁两端分别设有用于固定下封孔胶囊的凸起圈；上、下两个两位三通电磁阀串接，每个电磁阀均设有上直通口、下直通口和侧通口各一个；下边的两位三通电磁阀的下直通口作为进水口，该进水口上设有进水管，进水管从外壳的下端中露出，露出后与钻杆连接，上边的两位三通电磁阀的上直通口作为出水口，该出水口通到胶囊以外的壳体上，两个侧通口直接与外壳内腔相通；外壳的上端与双端堵水器的连接管连接，连接后连接管与外壳内腔相通；所述的两个两位三通电磁阀分别由各自的控制电路控制；两个控制电路构造相同，都是由液体压力传感器、电压放大器、控制开关连接组成；其中，进水口端的两位三通电磁阀的液体压力传感器安装在进水口内，出水口端的两位三通电磁阀的液体压力传感器安装在外壳内；不通水时，两个两位三通电磁阀的直通口均呈闭合状态，侧通口均呈打开状态。

第二步：直接将探测仪进水管连接在钻机钻杆上，用钻杆顶入钻孔中，注水观测装置连接在钻杆进水管路上即可。

第三步：将探测仪推至钻孔预定位置后，打开注水观测装置上的高压水源开关，高压水通过钻杆进入水流调节装置；进水口处的液体压力传感器首先感受到压力，产生的电信号经过放大后使进水口端两位三通电磁阀的控制开关闭合，导致其上直通口打开、侧通口闭合，水流通过出水口端两位三通电磁阀的侧通口进入外壳腔再通过通孔给下封孔胶囊注水，同时水流通过连接管给上封孔胶囊注水；从而封闭钻孔。