[发明专利]煤矿顶板裂隙演化动态探测装置及方法

说明书

本发明涉及煤矿开采技术领域，提供了一种煤矿顶板裂隙演化动态探测装置，包括分段封孔系统、封隔注水系统和探测注水系统，分段封孔系统包括推送注水管、分段封隔器，推送注水管延伸方向上间隔分布有若干个分段封隔器，分段封隔器与钻孔形成封隔密封段，相邻两个分段封隔器之间的推送注水管与钻孔形成裂隙测试段，相邻两个分段封隔器之间的推送注水管上连接有导水管，探测注水系统通过导水管向裂隙测试段注入测试用压力流体，探测注水系统测量导水管的流量、压力；还提供一种采用煤矿顶板裂隙演化动态探测装置的探测方法，分段封孔、裂隙测试。本发明提供一种实时持续监测回采工作面顶板裂隙的变化过程的煤矿顶板裂隙演化动态探测装置及方法。

技术领域

本发明涉及煤矿综采技术领域，特别是涉及一种煤矿顶板裂隙演化动态探测装置及方法。

背景技术

我国井工煤矿普遍采用长壁工作面进行回采，采用垮落法管理顶板，在长壁工作面煤炭采出后，顶板岩层随时间变化发生不同程度的破坏下沉，回采工作面顶板裂隙的变化过程、破坏深度对采空区两侧巷道的布置、留巷、煤柱留设尺寸的选择等均产生重要影响，如何快速有效的实时监测回采工作面顶板裂隙的深度变化过程是一个难题。

对于类似的问题，现有技术中提供了双端堵水器、多点位移计甚至电阻率方法等技术方案进行探测，但这些方法均不能实现实时动态监测，还存在测试灵敏度低、造价高、操作工艺复杂等问题，不利于现场的大规模应用。为此，实际应用中急需一种煤矿顶板裂隙演化动态探测方法，来对工作面顶面裂隙的变化过程进行监测。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一：(1)点位测试钻孔内裂隙的方式，只能对钻孔内局部裂隙进行监测，不能同时监测钻孔内不同分段的裂隙，也不能获得裂隙演化的动态数据；(2)灵敏度低、造价高、探测过程操作复杂；(3)对裂隙演化过程的监测准确性差，影响分析判断。

本发明的目的是：提供一种实时持续监测回采工作面顶板裂隙的变化过程、破坏深度的煤矿顶板裂隙演化动态探测装置及方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种煤矿顶板裂隙演化动态探测装置，包括分段封孔系统、封隔注水系统和探测注水系统，所述分段封孔系统包括推送注水管、分段封隔器，所述推送注水管延伸方向上间隔分布有若干个所述分段封隔器，所述封隔注水系统向所述分段封隔器注入密封用压力流体，使所述分段封隔器均鼓胀抵接在钻孔的壁面上，所述分段封隔器与钻孔形成封隔密封段，相邻两个所述分段封隔器之间的所述推送注水管与钻孔形成裂隙测试段，相邻两个所述分段封隔器之间的所述推送注水管上连接有导水管，所述探测注水系统通过所述导水管向所述裂隙测试段注入测试用压力流体，所述探测注水系统测量所述导水管的流量、压力。

优选的是，所述导水管设有若干条，所述探测注水系统向所述导水管输送测试用压力流体，所述导水管在所述推送注水管内延伸到所述推送注水管上的连接位置。

在上述任意方案中优选的是，所述探测注水系统包括注水泵、导水控制阀和多通道压力流量记录仪，每个所述导水管上均连接有所述导水控制阀，所述导水控制阀均连接在所述多通道压力流量记录仪，所述注水泵上连接所述多通道压力流量记录仪。

在上述任意方案中优选的是，所述导水管设为软管，所述导水管与所述推送注水管通过密封连接件连接。

在上述任意方案中优选的是，所述密封连接件包括第一外丝扣、第二外丝扣和延伸定位段，所述第一外丝扣与所述导水管上的内丝螺帽连接，所述第二外丝扣与所述推送注水管上的内丝扣连接，所述延伸定位段卡接在所述推送注水管壁面上的限位挡板上。

在上述任意方案中优选的是，所述分段封隔器设为封隔胶管结构，所述分段封隔器套设在所述推送注水管上，所述分段封隔器与所述推送注水管之间设有流动通道。