[实用新型]一种浅埋深煤层采动松散层入渗率变化测量装置

说明书

技术领域：

本实用新型属于渗透率变化探测技术领域，涉及一种煤层开采前后覆岩地层中松散层受采动影响下的渗透率变化探测设备，特别是一种浅埋深煤层采动松散层入渗率变化测量装置。

背景技术：

中国煤炭经济形势自2012年以来持续低迷，目前煤炭价格已经低于某些地区的煤炭生产成本，特别是传统的煤炭产区—华北型煤田，华北型煤田由于开采煤层较深，煤炭在生产过程中遇到的不安全因素较多，例如水害、瓦斯灾害、顶板灾害等。西北地区由于煤层赋存的地质条件较为简单，煤炭开采成本相对较低，煤炭开采过程中涉及的不安全因素的危险程度相对较低，因此西北已成为我国煤炭能源最主要的基地。由于西北煤田能源基地的煤层主要为侏罗系煤层，埋深较浅，煤层在开采过程中涉及的主要问题是第四系含水层的水害防治问题、第四系含水层保护问题。其中的第四系松散含水层水害已成为威胁煤层开采的主要防治水问题，而干旱地区的保水采煤已成为西北地区生态环境保护的重中之重。

目前，对于松散层水害的防治主要涉及两个方面的问题，一个是大气降水的渗入，其作为含水层水的补给问题；另一个是煤层开采后第四系地层经过变形、运动并重新稳定后的渗透性变化情况。这两者都涉及前面所述的防治水及保水采煤问题。对于大气降水的入渗研究，可以对矿井涌水量的预计提供关键性的参数，同时也可以获得第四系含水层的水文地质参数，用以第四系含水层的富水性评价等；对于第四系含水层的保水采煤问题，通过连续探测第四系松散含水层渗透性的变化，用以评价松散层中隔水层的隔水性能是否具有自我修复功能，或用探测结果表明煤层采动是否影响至该层位。因此对松散层渗透性的变化探测是非常重要的，探测成果亦是非常有意义的。

当前还未见有针对松散含水层的渗透性的研究报道，特别是在浅埋深煤层开采过程中覆岩松散含水层的渗透性探测方面未见有相应的研究内容。因此迫切需要开发一种创新性浅埋深煤层采动松散层入渗率变化测量装置，用以对浅埋深煤层矿区第四系松散含水层的渗透性变化探测及研究工作。

发明内容：

本实用新型的发明目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种浅埋深煤层采动松散层入渗率变化测量装置，用以对浅埋深煤层矿区第四系松散含水层的渗透性变化探测及研究工作。

为了实现上述目的，本实用新型的主体结构包括硬质塑料探头外壳、金属探针、多芯集成传输管、卸载推动器、加载推动器、硬质塑料探针装载板、加载动力传输管、卸载动力连接管、多芯电缆、支架、密封壳体、探针孔、多芯电缆接头、密封板和密封板滑轨；密封壳体内侧设置有硬质塑料探头外壳，用于保护金属探针，PVC材料制成的圆柱状结构的密封壳体侧壁上均匀设有十七个探针孔，探针孔内设置有一层高弹橡胶，使金属探针在穿过探针孔后具有密封性能，避免松散层水进入密封壳体内；密封壳体顶部留设密封板和密封板滑轨，用以在金属探针加载及卸载过程中保持密封性，密封板滑轨上设置有密封胶垫，多芯传输管道固定在密封板滑轨上，密封壳体的长度为2m，壁厚为5mm，直径为70mm；密封壳体内部侧壁上均匀设置有三组与探针孔位置相对的加载推动器，加载推动器的顶部固定在硬质塑料探针装载板上，用以加载时推动金属探针进入探测目标层内，三组加载推动器之间由加载动力传输管联通，并使用打气装置进行推动；密封壳体的尾部和顶部分别设有一组卸载推动器，卸载推动器的结构和参数与加载推动器一致，两组卸载推动器通过卸载动力连接管联通，卸载动力连接管安装在长度为50米的多芯集成传输管内；钢质材料的金属探针固定在硬质塑料探针装载板上，金属探针的长度为40mm，直径为2mm，相邻两个金属探针的间距为10mm，金属探针的个数与探针孔一致；每个金属探针单独连接的导线汇集在多芯电缆内，并与卸载动力连接管、加载动力传输管一块集成于多芯集成传输管，卸载推动器的收缩位置与金属探针中部对齐位置处以及加载推动器的收缩位置处均安装支架；多芯集成传输管的末端设置有多芯电缆接头，多芯电缆接头与外部的多功能激电仪连接，用于进行直流电阻率数据的采集。

本实用新型所述加载推动器为千斤顶式推动装置，打气装置采用打气筒，由于金属探针直径仅为2mm，因此在小型推动器的推动作用下可以轻松进入松散层中，加载推动器的直径为35mm，收缩长度为20mm，加载长度为50mm。

本实用新型所述密封壳体呈圆柱状，采用PVC(Polyvinyl chloride，聚氯乙烯)材料制成，减少由于探测装置的导电性影响对松散层的探测结果准确性。