[发明专利]围岩采动破坏范围分段测试系统

说明书

技术领域

本发明属于矿山顶底板岩体破坏范围测定技术领域，具体涉及围岩采动破坏范围分段测试系统。

背景技术

矿山顶底板岩体破坏范围的测量是标志煤岩赋存状态的重要参数。在研究矿井防治水时，它是一个关键性的基础参数，因此，研究采动围岩中的导水通道的形成，就有必要掌握岩层移动规律和确定顶底板岩体破坏范围。通常采用数值模拟、经验公式预计、现场实测等手段。

然而，由于现场条件复杂,在一定程度上,数值模拟不能很好的反映现场情况,经验公式预计的盲目性较大,随着采深加大,经验公式适用性越来越差。首先，由于现有的观测设备中同时工作的管道数量过多，尤其在推进过程中，容易出现钻孔内管道缠绕问题，其次，在实际观测过程中，封堵压力一般取2.5MPa，钻孔观测水压一般取0.1MPa，钻孔内观测水源压力不可过大，否则，会对钻孔孔壁内原有裂隙形成扩张作用。在同一外界水源下，如何让一体化观测设备中封堵水源与观测水源在各自压力下同时工作，最后，由于钻孔长度大致在50-70m，测试现场经常运用单段注水观测仪，每次推进测量长度(约1m)，推进次数过多使得人工工作量大大增加，进而可能影响测量精确性。现有技术未能同时解决上述三个问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种围岩采动破坏范围分段测试系统，该测试系统可以同时实现一次封堵多段测量、封堵测漏一体化及封堵高压水源向观测低压水源的压力转换。

其技术解决方案包括：

一种围岩采动破坏范围分段测试系统，其包括封堵系统、导向系统、供给推进系统和压力转换系统；

所述封堵系统包括第一封堵单元、第二封堵单元和第三封堵单元，其中，第一封堵单元位于围岩钻孔的最内侧，第三封堵单元位于最外侧，第二封堵单元设置有多个，每个封堵单元均包括漏水管及连接在漏水管两端的管状接头，相邻的封堵单元之间设置有连通管，所述连通管的两端分别连接在所述管状接头上，在两个管状接头之间的漏水管外围设置有封堵胶囊，所述封堵胶囊与漏水管之间形成一定的封堵空间；

所述压力转换系统包括水压转换器和卡槽管接头，所述水压转换器通过卡槽管接头连接在所述第一封堵单元和第二封堵单元尾部的管状接头上，所述水压转换器包括活塞和基体两部分，所述活塞左端面面积大于右端面面积，所述活塞内设置有相互连通的导水孔，位于右端的导水孔通过小孔与所述卡槽管接头相连通，位于左端的导水孔开始时被基体内壁密封，在活塞的右端设置有凸台，所述凸台用于对活塞中的弹簧进行限位，所述活塞用以控制左端导水孔与围岩中的钻孔保持连通或关闭；

所述导向系统包括导向锥，所述导向锥与所述第一封堵单元头部的管状接头连接；

所述供给推进系统与所述连通管连通，用于向所述连通管内注水，显示并记录各个参数。

作为本发明的一个优选方案，所述管状接头上设置有垂直向上和垂直向下的凸起部，所述封堵胶囊缠绕在两个凸起部之间的漏水管外围。

作为本发明的另一个优选方案，距凸起部一定距离的位于漏水管一侧的管状接头上设置有凹槽，所述凹槽通过与固定件配合将所述封堵胶囊固定。

优选的，每段漏水管上均布设有两个漏水孔。

优选的，所述活塞左端面与右端面的面积之比为10～25:1。

优选的，所述连通管与管状接头为螺纹连接。

优选的，当活塞满足P_i外S_i外+kx≤P_i内S_i内时，左端导水孔与围岩中的钻孔连通，其中，P_i外为0.1MPa，P_i内为2.5MPa，S_i外为左端活塞面面积，S_i内为右端活塞面面积，k为弹簧中弹性系数，x为压缩量，i为探测单元的个数。

优选的，所述供给推进系统包括注水操作台、回水压力表、电子记录器、钻机和钻杆，所述注水操作台向所述连通管内提供高压水源，所述电子记录器安装在注水操作台上，所述回水压力表用于对回水管中的回水压力进行校正检测。

优选的，所述第二封堵单元设置有两个。

本发明所带来的有益技术效果：

本发明提出了围岩采动破坏范围分段测试系统，与现有技术相比，该系统实现了观测系统的封堵测漏一体化，减少了钻孔内同时工作的管道数量，解决了推进过程中钻孔内多管道相互缠绕问题，提高了矿山顶底板岩体破坏范围测量过程的稳定性。