專(zhuān)利名稱(chēng)：鉆孔雙端封堵測(cè)漏裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種采用鉆孔分段注水或充氣測(cè)漏技術(shù)測(cè)定巖體內(nèi)部裂隙發(fā)育狀況和巖體工程圍巖破壞深度、范圍時(shí)使用的鉆孔雙端封堵測(cè)漏裝置，屬于巖體工程測(cè)試裝置。
本申請(qǐng)之前還沒(méi)有一種不但能在下斜俯孔，尤其能在上斜仰孔中進(jìn)行分段封隔注水或充氣，連續(xù)觀測(cè)每個(gè)深度上巖體滲漏情況的簡(jiǎn)便機(jī)械裝置。
本申請(qǐng)者在1979年曾制出一種普通膠囊式單端堵孔注水裝置。成功地解決了上斜孔聲波測(cè)量時(shí)的孔內(nèi)充水問(wèn)題。這種裝置的結(jié)構(gòu)如圖一所示，由一個(gè)單層膠管(1.1)套置在帶孔洞的硬質(zhì)管狀骨架(1.2)上，兩端復(fù)套傘狀保護(hù)套(1.3)并以緊扎件(1.4)扎緊構(gòu)成囊腔，一端為進(jìn)水口，另一端是一個(gè)由壓簧(1.5)、凹?jí)K(1.6)、鋼球(1.7)和調(diào)壓螺母(1.8)組成的可調(diào)式單向出水閥門(mén)。通過(guò)調(diào)壓螺母(1.8)調(diào)節(jié)壓簧(1.5)，使閥門(mén)的開(kāi)啟壓力大于膠管(1.1)膨脹成囊時(shí)的充水壓力。當(dāng)將該裝置送入仰斜鉆孔內(nèi)并供水加壓時(shí)，水壓首先使膠管(1.1)鼓脹成囊，堵住鉆孔；然后頂開(kāi)閥門(mén)并通過(guò)管壁孔洞向上部孔段內(nèi)注水，當(dāng)水面淹沒(méi)固定在裝置上端的聲波探管(1.9)時(shí)，即可進(jìn)行聲波測(cè)量。這種裝置只適合對(duì)上斜孔堵孔和少量充水，水柱上不封頂，孔內(nèi)靜水壓力很小，注水流量與孔壁滲漏大小無(wú)關(guān)。只有當(dāng)整個(gè)被堵鉆孔充滿(mǎn)水后，注水流量與孔壁滲漏達(dá)到平衡時(shí)，才能根據(jù)注水流量大小測(cè)定孔壁漏失流量，以確定孔壁裂隙情況。如果用這種裝置來(lái)進(jìn)行鉆孔分段注水測(cè)漏，則必須在各個(gè)深度上堵孔后將鉆孔注滿(mǎn)水，測(cè)取整個(gè)被堵孔段的總漏失量，然后通過(guò)差值計(jì)算得出相鄰兩個(gè)堵孔位置(深度)之間孔段的漏失流量。因注水量和水壓較大，工效太低，而且囊體強(qiáng)度和閥門(mén)結(jié)構(gòu)均不適應(yīng)此種用途。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種不但能在任意仰、俯傾角的巖體鉆孔內(nèi)堵孔充水，進(jìn)行聲波測(cè)量，而且能在孔內(nèi)分段封隔注水或充氣測(cè)漏，直接測(cè)取各深度上封隔孔段漏失流量的簡(jiǎn)便機(jī)械裝置，以確定巖體內(nèi)部裂隙發(fā)育狀況和巖體工程圍巖破壞深度。
本實(shí)用新型采用雙端堵孔方案并設(shè)計(jì)了新的囊體和閥門(mén)結(jié)構(gòu)，制成了水、氣兩用的鉆孔雙端封堵測(cè)漏裝置。它能對(duì)任何仰、俯傾角的鉆孔進(jìn)行分段封隔注水或充氣，準(zhǔn)確可靠地直接測(cè)取各深度封隔段內(nèi)巖體漏失流量，以最少的工程費(fèi)用和較簡(jiǎn)單的輔助設(shè)備快速確定巖體的破壞情況。
本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)如圖二所示，它由中間導(dǎo)管(2.1)連接兩端兩個(gè)堵孔注水(充氣)器(2.2)而成。堵孔注水(充氣)器(2.2)的結(jié)構(gòu)如圖三所示，它由骨架(3.2)、堵孔膠管(3.3)、閥門(mén)膠環(huán)(3.4)、緊扎件(3.5)、支撐環(huán)(3.6)和堵頭螺母(3.7)構(gòu)成。骨架(3.2)是由硬質(zhì)材料制成的管狀腔體，堵孔部位四周帶有孔洞，注水(充氣)部位四周帶有閥門(mén)孔眼。堵孔膠管(3.3)是一個(gè)三層結(jié)構(gòu)的組合膠管，套置在骨架(3.2)的堵孔部位上，兩端以緊扎件(3.5)扎緊至水(氣)密封狀態(tài)，充水(氣)后能膨脹而成球囊，用于封堵鉆孔。三層結(jié)構(gòu)的作用在于(1)內(nèi)層為薄層膠胎，充水(氣)后膨脹；(2)中層為松緊布套，起限位作用，使內(nèi)層膠胎膨脹到一定程度后即受約束，以免超限破裂；(3)外層為厚層膠管，膨脹后與鉆孔孔壁接觸封孔并保護(hù)內(nèi)部?jī)蓪硬皇苣p。閥門(mén)膠環(huán)(3.4)緊套在骨架(3.2)的閥門(mén)孔眼上，一端以緊扎件(3.5)扎緊，形成一個(gè)類(lèi)似車(chē)胎氣門(mén)芯式的單向閥門(mén)。閥門(mén)膠環(huán)(3.4)的緊束力要使閥門(mén)的開(kāi)、關(guān)壓力閾值大于堵孔膠管(3.3)起脹時(shí)的充水(氣)壓力，以保證充水(氣)升壓后堵孔膠管(3.3)首先膨脹封孔，然后水(氣)壓繼續(xù)升高到大于閥門(mén)的開(kāi)啟壓力閾值時(shí)才能頂開(kāi)閥門(mén)向封堵孔段注水(氣)。一旦封堵孔段注滿(mǎn)水(氣)并因漏失微弱而使孔段水(氣)壓升高時(shí)，這一壓力將反作用于閥門(mén)膠環(huán)(3.4)，加大其緊束力，從而減小注水(氣)流量，直到達(dá)到孔段內(nèi)注、失平衡，使封堵孔段內(nèi)的水(氣)壓力始終小于堵孔膠管(3.3)膨脹成囊后的囊內(nèi)水(氣)壓力，且其差值大于起脹時(shí)的充水(氣)壓力，保證囊體不被擠壓變形，保持封堵效果。由硬質(zhì)材料(硬塑料、膠木、金屬等)制成的支撐環(huán)(3.6)通過(guò)絲扣固定在堵孔膠管(3.3)的兩端，當(dāng)裝置在鉆孔中推拉移動(dòng)時(shí)，它與孔壁接觸滑動(dòng)，起支撐與保護(hù)堵孔膠管(3.3)的作用。骨架(3.2)的兩端與導(dǎo)管(3.1)水(氣)密封聯(lián)接，外端用堵頭螺母(3.7)加橡皮墊圈擰緊堵死。圖二中導(dǎo)管(2.1)另一端的一個(gè)堵孔注水(充氣)器(2.2)的外端頭，通過(guò)一個(gè)專(zhuān)用接頭與推桿和一根內(nèi)徑8－10mm的高壓膠管連接并與孔外輔助設(shè)備——手動(dòng)壓力泵、流量?jī)x表、泄放閥門(mén)、壓力表等組成現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)系統(tǒng)。
進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，用多根推桿逐根連接將鉆孔雙端封堵測(cè)漏裝置推至孔內(nèi)待測(cè)深度，啟動(dòng)手泵向孔內(nèi)裝置壓水(或壓氣)，兩個(gè)堵孔膠管(3.3)首先膨脹成囊，將待測(cè)孔段上下雙端封堵，然后開(kāi)啟閥門(mén)向封堵孔段注水(或充氣)，待水(氣)充滿(mǎn)封堵孔段、流量穩(wěn)定后(此時(shí)注進(jìn)孔段的流量與從孔壁裂隙漏失的流量達(dá)到平衡)，即可通過(guò)流量?jī)x表測(cè)出注水(充氣)流量，它即是封堵孔段的漏失流量，可以借此判斷孔壁裂隙情況。觀測(cè)完畢，打開(kāi)泄放閥門(mén)，水(氣)壓迅速下降，堵孔膠囊收縮，封堵孔段內(nèi)的水(氣)泄出，便可將孔內(nèi)裝置推移到下一個(gè)孔段，關(guān)上泄放閥門(mén)，再次進(jìn)行上述步驟的觀測(cè)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制做，造價(jià)低廉；(2)通用性臺(tái)。用于充囊和測(cè)漏的流體介質(zhì)可用水，也可用空氣，只是更換一下孔外輔助配套設(shè)備和測(cè)量?jī)x表即可。采用充氣法可省去水源并進(jìn)一步減輕觀測(cè)時(shí)的支撐重量。裝置可拆卸改為單端堵孔注水裝置，用于上斜孔聲波測(cè)量；(3)設(shè)計(jì)新穎。膠囊具有三層結(jié)構(gòu)，有限位功能，強(qiáng)度大；采用氣門(mén)芯式閥門(mén)，單向性能好，保證了封堵效果。
權(quán)利要求1.一種采用鉆孔分段注水或充氣測(cè)漏技術(shù)測(cè)定體裂隙發(fā)育和圍巖破壞情況時(shí)使用的鉆孔雙端封堵測(cè)漏裝置，其特征是由中間導(dǎo)管(2.1)連接兩端兩個(gè)堵孔注水(充氣)器(2.2)構(gòu)成其整體結(jié)構(gòu)。
2.按照權(quán)利要求1所述的鉆孔雙端封堵測(cè)漏裝置，其堵孔注水(充氣)器(2.2)的堵孔機(jī)構(gòu)系由堵孔膠管(3.3)套置在帶有孔洞的硬質(zhì)材料管狀骨架(3.2)上，兩端以緊扎件(3.5)扎緊而成的囊腔。其特征在于堵孔膠管(3.3)是一個(gè)三層結(jié)構(gòu)的組合膠管，內(nèi)層是薄層膠胎，起充水(氣)鼓脹作用；中層為松緊布套，起限位作用，約束內(nèi)層膠胎的最大膨脹限度，以防超限破裂；外層為厚層膠管，膨脹時(shí)與孔壁接觸堵孔并保護(hù)內(nèi)部?jī)蓪硬皇苣p。
3.按照權(quán)利要求1所述的鉆孔雙端封堵測(cè)漏裝置，其特征在于堵孔注水(充氣)器(2.2)的注水(充氣)機(jī)構(gòu)是由閥門(mén)膠環(huán)(3.4)緊套在骨架(3.2)的閥門(mén)孔限上并在一端以緊扎件(3.5)扎緊而成的類(lèi)似車(chē)胎氣門(mén)芯式的單向閥門(mén)，閥門(mén)膠環(huán)(3.4)的緊束力要使單向閥門(mén)的開(kāi)、關(guān)壓力閥值大于堵孔膠管(3.3)起脹時(shí)的充水(氣)壓力，以保證充水(氣)升壓時(shí)堵孔膠管(3.3)首先起脹成囊堵孔而后開(kāi)啟閥門(mén)向封堵孔段注水(氣)的先后順序，并保證封堵孔段內(nèi)的水(氣)壓力始終小于囊內(nèi)所充水(氣)壓力，且其差值大于膠囊的起脹壓力，從而絕對(duì)保證封堵效果。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的鉆孔雙端封堵測(cè)漏裝置，其特征是堵孔膠管(3.3)兩端設(shè)有硬質(zhì)材料支撐環(huán)(3.6)，當(dāng)裝置在鉆孔內(nèi)推拉移動(dòng)時(shí)，用于支撐和保護(hù)堵孔膠管(3.3)免受孔壁磨損。
專(zhuān)利摘要鉆孔雙端封堵測(cè)漏裝置屬于巖體工程測(cè)試裝置，其目的在于能對(duì)巖體中任意仰、俯傾角的鉆孔進(jìn)行分段封隔注水或充氣測(cè)漏，直接測(cè)取各深度上封隔孔段的漏失流量，以確定巖體裂隙發(fā)育或圍巖破壞狀況。本裝置系由中間導(dǎo)管連接兩端兩個(gè)堵孔注水(充氣)器而成，具有堵孔和注水(充氣)兩項(xiàng)能力。使用本裝置進(jìn)行鉆孔分段注水或充氣測(cè)漏比目前常用的鉆孔測(cè)漏方法能大大節(jié)省工程費(fèi)用，提高工效并有效地提高觀測(cè)結(jié)果的可靠性，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。
文檔編號(hào)G01M3/02GK2112152SQ9022516
公開(kāi)日1992年8月5日 申請(qǐng)日期1990年12月25日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月25日
發(fā)明者孫振鵬, 朱德明 申請(qǐng)人:山東礦業(yè)學(xué)院, 淄博礦務(wù)局雙溝煤礦