[发明专利]一种压水试验测试装置及测试方法

说明书

一种压水试验测试装置及测试方法，装置：传感器转接头由中间钻杆和转接构件组成；上部钻杆、中间钻杆和下部钻杆依次固接形成测试杆；压力传感器安装在转换构件上，并与压力测量仪连接；上部和下部封孔胶囊由上到下的设置在测试杆的下方，且注水管路相互连接后与测试杆的轴心通孔连通，且两个封孔胶囊的气囊相连通后与气压泵连接；注水箱通过注水管与测试杆的轴心通孔连接。方法：布置设备；连接传感器转接头和压力传感器；开始试验，记录下放深度；开始测量；利用封孔胶囊固定探测杆的位置，观察压力变化值；记录试验段水位流失时间；进行不同位置测试段的测试；计算试压压力下的压入流量。该装置和方法有利于快速、精确地获取岩层渗透性指标。

技术领域

本发明属于压水测试技术领域，具体是一种压水试验测试装置及测试方法。

背景技术

现阶段，许多煤田水文地质条件十分复杂，煤层开采过程中受到多种水体的威胁，深入开展带压开采采煤工作面底板破坏突水成灾机理及预警系统研究、有效遏制矿井突水事故的发生、保障煤矿安全生产，是目前我国煤炭工业迫切需要解决的问题，对进一步提高大水矿区生产效果和资源回收率具有重要意义，也能为以后同类型的煤层安全高效开采提供科学可靠的参考依据。

经过多年的底板采动现场实践观测，开采煤层底板也像上覆岩层一样从煤层底面到含水层顶面可分为“下三带”，即底板导水破坏带、完整岩层带、承压水导升带。“下三带”理论比较符合煤层底板破坏、突水规律，在生产实践中得到了较为广泛的应用，由此可见，底板导水破坏带的现场实地观测具有重要意义。为了查明底板变形破坏规律，现今采用的研究方法可采用理论研究、数值模拟研究及实验研究等，虽然这些方法在认识底板岩层移动变形规律方面起到了很重要的作用，但在工程实践中，利用实测数据信息来推断底板岩层移动变形破坏规律无疑是最直接、最可靠的方法。另外地质勘察和水文观测的重要技术参数是地层的渗透系数或渗透率，该测试一般要复合《水利水电工程注水试验规程》规程。

目前现场实地观测的方法有：钻孔声波测试法、底板钻孔位移计法、钻孔窥视测试法、钻孔应力计、钻孔放注水法等。以上几种方法中，钻孔放注水法是获取岩体渗透性指标的常用方法。它主要是通过人工抬高水头，向孔内注入清水，测定岩土体渗透系数的一种原位测试方法。根据地层渗透系数的大小，可以判定岩土体的透水级别，从而为工程的防渗处理方案提供地质依据。钻孔放注水法的成果直接影响对工程岩土体渗透性状况的评价。因此，钻孔放注水法的可靠性是非常重要的，但在传统钻孔放注水法的实际操作过程中时常存在以下难题：

（1）根据《水利水电工程注水试验规程》要求，压水试验测试所需的水压分别为0.3/0.6/1.0MPa，但往往由于钻孔深度较深或水位距离钻孔口落差超过30m水头甚至超过100m水头，常规的实测方法由于受到钻孔内本身的水头落差限制，测试过程中的水压往往超过《水利水电工程注水试验规程》所需要的0.3/0.6/1.0MPa，使其压水测试实验结果存在较大误差；

（2）即使测试钻孔内的水位与钻孔孔口水位落差符合《水利水电工程注水试验规程》0.3/0.6/1.0MPa的要求，但是地层往往由于压水段存在较大的裂隙，压水漏失量较大，超过了注水水泵自身的泵送流量上限，使得测试无法进行而中断，或投入更多的资金购置流量更大的大功率水泵，投资大、耗费时间长等弊端；

（3）压水试验测试所需要的流量值应准确、可靠，但是常规的水泵往往控制水流量的输出存在一定的波动，使得实测的结果存在较大误差。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种压水试验测试装置及测试方法，该装置结构简单，制造成本低，有利于快速、精确地获取岩层渗透性指标；该方法操作步骤简单、实施成本低，便于准确快速的获得设定试验压力下的压入流量，具有较好的推广价值和实用性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种压水试验测试装置，包括上部钻杆、下部钻杆、上部封孔胶囊、下部封孔胶囊、传感器转接头、压力传感器、气压泵、压力测量仪和注水箱；

所述传感器转接头由中间钻杆和转接构件组成；