[发明专利]基于覆岩导水裂隙带探测的钻孔单回路压水控制系统

摘要

本发明属于岩体采动裂隙渗透性定技术领域，公开了一种基于覆岩导水裂隙带探测的钻孔单回路压水控制系统，包括封堵测试系统、推进系统、供给控制系统。封堵测试系统包括封堵器、连通管和转换器，封堵器与钻孔形成注水空腔，转换器位于前部封堵器和中部封堵器尾部，其内部设置有内环、弹簧、十字丝套、集水槽和分水孔，内环有一通水孔，与集水槽相连通，将外接水源通过分水孔输送至注水空腔，对钻孔裂隙的渗透性进行探测。该装置可利用同一水源实现封堵和观测过程在各自压力下工作，减少了钻孔内管道为一根，避免了钻杆绕线问题，提高了观测过程的稳定性，可根据需要调节观测水压，同可以实现一次推进多段测定过程，提高观测效率。

主权项

1.一种基于覆岩导水裂隙带探测的钻孔单回路压水控制系统，其特征在于，所述的基于覆岩导水裂隙带探测的钻孔单回路压水控制系统包括封堵测试系统、推进系统和供给控制系统；所述的封堵测试系统包括封堵器、连通管(25)和转换器(6)，封堵器包括前部封堵器(30)、中部封堵器(31)和尾部封堵器(32)；前部封堵器(30)、中部封堵器(31)和尾部封堵器(32)与钻孔(28)分别形成一号注水空腔(26)和二号注水空腔(29)，转换器(6)位于前部封堵器(30)和中部封堵器(31)尾部，其内部设置有内环(9)、弹簧(8)、十字丝套(10)、集水槽(34)和分水孔(35)，内环(9)设有通水孔(37)，与集水槽(34)相连通，将外接水源通过分水孔(35)输送至一号注水空腔(26)和二号注水空腔(29)，对钻孔(28)裂隙的渗透性进行探测；所述的推进系统包括钻机(14)和钻杆(12)，钻机(14)通过钻杆(12)与封堵测试系统相连接，用以接长和推进封堵测试系统至指定区域；钻杆(12)为空心杆，其内部可输送外界高压水源，钻杆(12)与封堵测试系统之间呈螺纹连接，可拆卸；所述的供给控制系统包括控制操作台(33)，控制操作台(33)通过高压软管(13)与钻杆(12)连接，包括放水开关(15)、流量表(16)、机械压力表(17)、总控开关(18)和电子压力表(19)，控制操作台(33)负责提供预定压力水源、卸压放水并检测和记录压力、流量；外界水源通过前部封堵器(30)、中部封堵器(31)和尾部封堵器(32)中漏水孔(22)进入封堵空腔(27)，起胀对应橡胶囊(5)分别与钻孔(28)之间形成一号注水空腔(26)和二号注水空腔(29)；所述的转换器(6)数量为2个，整体呈圆柱状，中间设有圆形孔，其左右两端分别与连通管(25)、接头二(4)螺纹连接；所述的转换器(6)内部设置有四个侧漏孔(20)、四个分水孔(35)和一个内凹的集水槽(34)，集水槽(34)位于分水孔(35)右侧，与分水孔(35)相连通；分水孔(35)外壁设置有凸台(36)和十字丝套(10)，凸台(36)起限位作用，十字丝套(10)与分水孔(35)外壁呈螺纹连接，在其上旋转；所述的内环(9)呈圆柱环形状，左端面大于右端面，其外部在左右端面连接处设置有30°密封锥面，起密封作用，其内部对应设置有4个“L型”通水孔(37)，与侧漏孔(20)对应相通；所述的内环(9)沿着内部左右滑动，初始状态下，由于弹簧(8)的作用，内环(9)处于右端，通水孔(37)被密封，当外界水源通过侧漏孔(20)作用于内环(9)右端面，内环(9)向左移动，至内环(9)左端面与凸台(36)接触时，此时，通水孔(37)恰与集水槽(34)相连接，将外界水源通过分水孔(35)排至注水空腔内；所述的弹簧(8)位于内环(9)和十字丝套(10)之间，通过调节十字丝套(10)改变弹簧(8)的张紧程度，进而控制内环(9)的开启压力；十字丝套(10)设置有四个长方形的挡板且周边中空，不仅便于利用外部工具进行旋转调节，而且便于注水空腔内部水源通过，反馈作用于内环(9)左端面；所述的连通管(25)为密封空心管，数量为1根；所述的转换器(6)工作原理：(1)当内环(9)满足P_左S_环左+kx≤P_右S_环右时，则内环(9)向左移动，通水孔(37)与集水槽(34)连通，水源通过分水孔(35)向注水空腔进行注水观测；(2)当内环(9)满足P_左S_环左+kx≥P_右S_环右时，则内环(9)向右移动，通水孔(37)被管壁封闭，停止向注水空腔供水；其中，P_左为注水空腔侧低压观测水源压力，为0.2～0.5MPa；P_右为连通管(25)所提供的高压水源压力，为0.8～2MPa，S_环左为内环(9)左端面过水面积，S_环右为内环(9)右端面过水面积，k为弹簧(8)的弹性系数，x为压缩量；所述的放水开关(15)负责推进测试结束后将封堵空腔(27)内压力水释放，使橡胶囊(5)与钻孔(28)脱离接触，便于钻机(14)推进封堵测试系统；总控开关(15)负责外界水源的停供，流量表(16)负责检测外界水源向封堵测试系统输入实时水量，机械压力表(17)与电子压力表(19)的示数相互对比检验，若大致相当，则表明压力有效。