[发明专利]基于胶囊压力变化的采前应力分布特征测试系统和方法

权利要求书

1.一种基于胶囊压力变化的采前应力分布特征测试方法，其特征在于：使用的测试系统包括封孔胶囊（1）和推杆（3），封孔胶囊（1）通过注水管路（4）连接有注水泵（7），注水泵（7）为手动液压注水泵，注水管路（4）上分别设有压力表（5）和开关阀（6）；

具体步骤如下：

步骤一，在采面前方的煤层底板巷中沿着煤层底板巷间隔向煤层施工两组钻孔（2），其中一组钻孔（2）与垂直于巷道方向成45°布置，另一组钻孔（2）与平行于巷道方向成45°布置；

步骤二，将封孔胶囊（1）和注水管路（4）里注满水实现排气，排气之后将封孔胶囊（1）内部水排出；

步骤三，连接好注水管路（4）和封孔胶囊（1），利用推杆（3）将封孔胶囊（1）送入钻孔（2）底部，并将压力表（5）露在钻孔（2）外侧方便读数；

步骤四，开启开关阀（6），利用注水泵（7）通过注水管路（4）向封孔胶囊（1）注水，设定初始注水压力为5-10MPa，封孔胶囊（1）在注水2min后膨胀；

步骤五，当注水泵（7）无法继续注入时记录此时压力表（5）读数，关闭开关阀（6），停止注水，通过设置在注水管路（4）上的压力表（5）观测封孔胶囊（1）内水压变化，当压力表（5）读数降低时，继续向封孔胶囊（1）内注水补充；当压力表（5）读数稳定并与上次记录的压力值相同时，说明膨胀后的封孔胶囊（1）已经与钻孔（2）内壁紧密贴合了，之后进行注浆封孔，封孔段长度为钻孔深度的1/3，以防止瓦斯泄露；

步骤六，重复步骤二到步骤五，在两组钻孔（2）的孔底中都设置注水的封孔胶囊（1）并封孔后，随着工作面的推进，每日观测并记录各钻孔（2）对应的压力表（5）读数，从而获得工作面推进中煤层应力的分布变化信息。

2.根据权利要求1所述基于胶囊压力变化的采前应力分布特征测试方法，其特征在于：所述钻孔（2）的钻深根据测试的煤层与底板巷的相对位置确定，钻进至见煤后2.5m停止打钻；同方向布置的同组钻孔（2）为间隔2-5m，轨迹保持平行，两组不同方向的钻孔（2）等间距交替设置。

3.根据权利要求1所述基于胶囊压力变化的采前应力分布特征测试方法，其特征在于：所述与垂直于巷道方向成45°布置的钻孔（2）中的封孔胶囊（1）所测压力方向为平行于巷道方向，与平行于巷道方向成45°布置的钻孔（2）中的封孔胶囊（1）所测压力方向为垂直于巷道方向。

4.根据权利要求1所述基于胶囊压力变化的采前应力分布特征测试方法，其特征在于：将步骤四稳定之后的初始压力值记为P0，在第五步中，若观测到的封孔胶囊（1）压力大于P0，则说明该钻孔（2）布置在应力集中区内，若观测到的封孔胶囊（1）压力小于P0，则说明该钻孔（2）布置在卸压区内，若观测到的封孔胶囊（1）压力趋近于P0，则说明该钻孔（2）布置在原始应力区内；随着工作面的推进，三区位置会随之推移，各钻孔内压力表读数也会随之动态变化，从而推断卸压区和应力集中区的范围以及应力峰值位置。