[发明专利]用于确定注水煤层裂隙内部水压力的测试装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种用于确定注水煤层裂隙内部水压力的测试装置及测试方法，属于孔隙水压力测试技术领域。其解决了现有技术中注水钻孔周围煤体中水压力无法测试的技术问题。其包括测试机构和显示机构，外壳上设置有若干个不同孔径的进水孔，在外壳内部的圆柱形空腔内设置有若干个隔板，若干个隔板将空腔分割为若干个密封腔。本发明通过测试机构与显示机构相配合获得进水孔的孔径，以该孔径为中间量，根据washburn方程中的毛细孔径和水压力之间的关系计算出煤层注水钻孔周围煤体裂隙结构中的水压力，从而对煤层注水过程中钻孔周围煤体内部的水压力进行精确地定量计算，其计算结果对于调整煤层注水参数，提高煤层注水综合防灾效果具有重要的作用。

技术领域

本发明涉及孔隙水压力测试技术领域，具体涉及一种用于确定煤层注水钻孔周围煤体裂隙结构中水压力的测试装置及测试方法。

背景技术

煤层注水是目前世界上普遍使用的矿井灾害综合防治技术，经历几十年的实践与发展，到目前为止，我国已有接近80％的综采工作面采用了煤层注水技术。近年来，随着这一技术及工艺的不断进步，煤层注水技术的应用领域也在不断扩大，从开始的减尘、防治冲击地压、煤与瓦斯突出等灾害，到目前发展到可以消除煤层中的硫化氢等有毒气体，同时还被广泛地应用于软化坚硬顶板及放顶煤开采等领域。煤层注水措施实施过程中，不同瓦斯赋存、煤体硬度、孔隙结构、润湿特性、煤层中水的赋存状态随注水压力变化迥异，因此及时调整煤层注水过程中的注水压力对于提高煤层注水防灾效果具有重要的作用，而能够精确地获得注水煤层裂隙内部的水压力则成为了调整注水压力的前提条件。

现有技术中测定注水钻孔周围煤体中流体压力的方法为：施工钻孔—铺设测压管路—封孔—孔口安设压力表—读数，该方法中压力表显示的压力为气、水两相的综合压力，而水的压力无法准确测定。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明提出了一种用于确定注水煤层裂隙内部水压力的测试装置及测试方法，其通过现场试验可以获得测试部分进水孔的孔径，以该孔径为中间量，根据washburn方程中的毛细孔径和水压力之间的关系，可以计算出煤层注水钻孔周围煤体裂隙结构中的水压力。

本发明的任务之一在于提供一种用于确定注水煤层裂隙内部水压力的测试装置，其技术解决方案包括：

一种用于确定注水煤层裂隙内部水压力的测试装置，其包括测试机构和显示机构，所述的测试机构包括外壳、滤水膜、透水钢网、吸水膨胀橡胶、正极接电头、负极接电头及防爆电源，所述的外壳为圆柱形，在所述外壳上设置有若干个不同孔径的进水孔，在所述外壳内部的圆柱形空腔内设置有若干个隔板，若干个隔板将所述圆柱形空腔分割为若干个密封腔，在所述的圆柱形空腔的圆心处设置有一隔水橡胶管，所述的隔水橡胶管内用于放置与所述防爆电源连接的线路；

所述的吸水膨胀橡胶对应放置在所述的密封腔内，所述吸水膨胀橡胶与外壳之间依次设置所述透水钢网和滤水膜，所述的滤水膜用于将水中含有的杂质进行隔离，当所述吸水膨胀橡胶吸水进行膨胀反应时，所述的透水钢网用于保护所述的滤水膜，并使得吸水膨胀橡胶向一侧进行运动；

所述的显示机构包括外接导线、指示灯及开关，所述的外接导线与所述防爆电源连接的线路连接；

所述的吸水膨胀橡胶内部设置有导线，其一端设置有正极接头，所述的吸水膨胀橡胶与所述密封腔之间还留有一定的膨胀空间，在所述的膨胀空间相邻处设置所述防爆电源，所述负极接头位于所述防爆电源处，当所述吸水膨胀橡胶吸水进行膨胀反应时，所述的正极接头与负极接头相连，此时使得防爆电源与显示机构之间形成电流闭合回路，并通过显示机构的指示灯显示。

作为本发明的一个优选方案，所述的隔板焊接在所述圆柱形空腔内。

作为本发明的另一个优选方案，所述的滤水膜为RO膜。

本发明的另一任务在于提供一种用于确定注水煤层裂隙内部水压力的测试方法，其采用上述的测试装置，所述的测试方法包括以下步骤：