雙端封堵測漏一體化觀測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及礦山頂?shù)装鍘r體破壞范圍測定技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙端封堵測漏一體化觀測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]礦山頂?shù)装鍘r體破壞范圍的測量是標志煤巖賦存狀態(tài)的重要參數(shù)。在研究礦井防治水時，它是一個關(guān)鍵性的基礎(chǔ)參數(shù)，因此，研究采動圍巖中的導水通道的形成，就有必要掌握巖層移動規(guī)律和確定頂?shù)装鍘r體破壞范圍。通常采用數(shù)值模擬、經(jīng)驗公式預計、現(xiàn)場實測等手段。
[0003]然而，由于現(xiàn)場條件復雜，在一定程度上，數(shù)值模擬不能很好的反映現(xiàn)場情況，經(jīng)驗公式預計的盲目性較大，隨著采深加大，經(jīng)驗公式適用性越來越差。由于現(xiàn)有的觀測設備中同時工作的管道數(shù)量過多，尤其在推進過程中，容易出現(xiàn)鉆孔內(nèi)管道纏繞問題，另外，在實際觀測過程中，封堵壓力一般取2.5MPa，鉆孔觀測水壓一般取0.1MPa，鉆孔內(nèi)觀測水源壓力不可過大，否則，會對鉆孔孔壁內(nèi)原有裂隙形成擴張作用。在同一外界水源下，如何讓一體化觀測設備中封堵水源與觀測水源在各自壓力下同時工作，現(xiàn)有技術(shù)未能同時解決上述兩個問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種雙端封堵測漏一體化觀測系統(tǒng)，該觀測系統(tǒng)可以同時實現(xiàn)封堵測漏一體化，減少了鉆孔內(nèi)同時工作的管道數(shù)量，并且可完成封堵測漏一體化及封堵高壓水源向觀測低壓水源的壓力轉(zhuǎn)換。
[0005]其技術(shù)解決方案包括:
[0006]—種用于礦山頂?shù)装鍘r體的封堵測漏一體化觀測系統(tǒng)，其包括封堵系統(tǒng)、導向系統(tǒng)、供給推進系統(tǒng)和壓力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)；
[0007]所述封堵系統(tǒng)包括連通管、位于連通管兩端的第一封堵單元和第二封堵單元，所述第一封堵單元靠近巖體鉆孔的內(nèi)側(cè)，其中，每個封堵單元均包括漏水管、連接在漏水管兩端的管狀接頭和封堵膠囊，每個封堵單元和連通管之間均通過所述管狀接頭連接，所述封堵膠囊設置在兩個管狀接頭的漏水管外圍，所述封堵膠囊與漏水管之間形成一定的封堵空間；
[0008]所述壓力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括水壓轉(zhuǎn)換器和卡槽管接頭，所述水壓轉(zhuǎn)換器通過卡槽管接頭連接在所述第一封堵單元尾部的管狀接頭上，所述水壓轉(zhuǎn)換器包括活塞和基體兩部分，所述活塞左端面的面積大于右端面的面積，所述活塞內(nèi)設置有相互連通的導水孔，位于右端的導水孔通過小孔與所述卡槽管接頭相連通，位于左端的導水孔開始時被基體內(nèi)壁密封，在活塞的右端設置有凸臺，所述凸臺用于對活塞中的彈簧進行限位，所述活塞用以控制左端導水孔與圍巖中的鉆孔保持連通或關(guān)閉；
[0009]所述導向系統(tǒng)包括導向錐，所述導向錐與所述第一封堵單元頭部的管狀接頭連接；
[0010]所述供給推進系統(tǒng)與所述連通管連通，用于向所述連通管內(nèi)注水，顯示并記錄各個參數(shù)。
[0011 ]上述技術(shù)方案直接帶來的有益技術(shù)效果是:
[0012]活塞呈左右兩端不等大的圓柱體，左端較大的圓柱體活塞面面積為S外，接觸水壓為P外，右端較小的圓柱體活塞面面積為S內(nèi)，接觸水壓為P內(nèi)?？拷钊挠叶擞幸煌古_設置，通過彈簧與基體內(nèi)部相應部位配合，保證活塞在基體內(nèi)移動的同時不致脫離基體?；钊麅?nèi)設置有相互連通的導水孔，位于右端導水孔通過小孔與卡槽管接頭相連通，位于左端導水孔開始時被基體內(nèi)壁密封，當活塞向左伸出基體大于某一位置時，左端導水孔與鉆孔連通。
[0013]水壓轉(zhuǎn)換器工作原理為:
[0014]左端較大的圓柱體活塞面面積為如，接觸水壓為鉆孔觀測水壓P外，右端較小的圓柱體活塞面面積為S內(nèi)，接觸水壓為P內(nèi)，彈簧中彈性系數(shù)k，壓縮量X，由二力平衡原理可知:
[0015]當F外+F彈2F內(nèi)，即P外汾卜+kx > P內(nèi)S內(nèi)，則水壓轉(zhuǎn)換器處于關(guān)閉狀態(tài)，活塞不外移，導水孔被基體內(nèi)壁阻擋，不能與鉆孔連通。
[0016]當F外+F#F< F內(nèi)，SPP外汾卜+kx < P內(nèi)S內(nèi)，則水壓轉(zhuǎn)換器處于開啟狀態(tài)，活塞向外移，導水孔露出基體內(nèi)壁，與鉆孔連通，對鉆孔內(nèi)進行補水。
[0017]上述過程既可實現(xiàn)由內(nèi)測(指封堵膠囊)封堵高壓水(一般為2.5MPa)向外側(cè)(指鉆孔內(nèi))觀測低壓水(0.1MPa)轉(zhuǎn)化，又可根據(jù)需要實現(xiàn)鉆孔內(nèi)實時補水過程。
[0018]其中，P外為觀測水壓，工程常取0.1MPa，P內(nèi)為封堵系統(tǒng)內(nèi)起脹封堵膠囊用水壓，工程常取2.5MPa，由此可知，汾卜與S內(nèi)的比值約為10?25:1，考慮到面積差值太大，故加入彈簧進行調(diào)節(jié)，一是可以降低內(nèi)外面積比，便于實際制造需要，二是可使活塞可自動回位。
[0019]作為本實用新型的一個優(yōu)選方案，所述管狀接頭上設置有垂直向上和垂直向下的凸起部，所述封堵膠囊纏繞在兩個凸起部的漏水管外圍。
[0020]作為本實用新型的另一個優(yōu)選方案，距凸起部一定距離的位于漏水管一側(cè)的管狀接頭上設置有凹槽，所述凹槽通過與固定件配合將所述封堵膠囊固定。
[0021]優(yōu)選的，所述供給推進系統(tǒng)包括注水操作臺、回水壓力表、電子記錄器、鉆機和鉆桿，所述注水操作臺向所述連通管內(nèi)提供高壓水源，所述電子記錄器安裝注水操作臺上，所述回水壓力表用于對回水管中的回水壓力進行校正檢測。
[0022]優(yōu)選的，所述活塞左端面的面積與右端面的面積之比為10?25:1。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，該系統(tǒng)的有益技術(shù)效果為:
[0024]1、實現(xiàn)了觀測系統(tǒng)的封堵測漏一體化，減少了鉆孔內(nèi)同時工作的管道數(shù)量，解決了推進過程中鉆孔內(nèi)多管道相互纏繞問題。
[0025]2、通過封堵系統(tǒng)和壓力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的配合，實現(xiàn)了一體化過程中封堵水源向觀測水源壓力轉(zhuǎn)換，解決了觀測過程中封堵水源與觀測水源在各自壓力下工作問題，避免了觀測水源壓力過高對鉆孔裂隙的破壞作用。
[0026]3、提高了礦山頂?shù)装鍘r體破壞范圍測量過程的穩(wěn)定性和精確性，避免了觀測水源壓力過高對鉆孔裂隙的破壞作用，為礦山頂?shù)装鍘r體破壞范圍測量過程的穩(wěn)定性和精確性奠定基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0027]下面結(jié)合附圖對本實用新型做詳細說明:
[0028]圖1為本實用新型觀測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為本實用新型觀測系統(tǒng)中測試探頭整體示意圖；
[0030]圖3為本實用新型觀測系統(tǒng)中第一封堵單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖4為本實用新型觀測系統(tǒng)中第二封堵單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖5、6為壓力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖7、8為水壓轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖9、10為本實用新型卡槽管接頭結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖11為本實用新型壓力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中水壓轉(zhuǎn)換器狀態(tài)示意圖；
[0036]圖12為本實用新型觀測系統(tǒng)中導向錐結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖中，1、巖體，2、鉆孔，3、封堵膠囊，4、連通管，5、水壓轉(zhuǎn)換器，6、管狀接頭一，7、漏水管，8、卡槽管接頭，9、管狀接頭三，1、高壓軟管，11、鉆桿，12、鉆機，13、注水操作臺，14、導向錐，15、管狀接頭二，16、活塞，17、導水孔，18、彈簧，19、凸臺，20、基體，21、小孔。
【具體實施方式】
[0038]本實用新型提出了一種雙端封堵測漏一體化觀測系統(tǒng)，為了使本實用新型的優(yōu)點、技術(shù)方案更加清楚、明確，下面結(jié)合具體實施例對本實用新型做進一步清楚、完整的說明。
[0039]本實用新型，雙端封堵測漏一體化觀測系統(tǒng)，結(jié)合圖1至圖8所示，其包括封堵系統(tǒng)、壓力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、導向系統(tǒng)和供給推進系統(tǒng)，其中，供給推進系統(tǒng)詳見圖1所示，包括注水操作臺13、鉆桿11、鉆機12，其中，注水操作臺13負責提供固定壓力水源，通過高壓軟管10、鉆桿11與一體化觀測系統(tǒng)相連，鉆機12負責推進一體化觀測系統(tǒng)至相應的觀測區(qū)域，注水操作臺13包括流量表、壓力表，分別用于觀測注水流量和注水壓力，鉆機12負責推進一體化觀測系統(tǒng)至相應的觀測區(qū)域，對于供給推進系統(tǒng)和觀測系統(tǒng)的工作運行方法借鑒現(xiàn)有技術(shù)即可實現(xiàn)。
[0040]封堵系統(tǒng)詳見圖1至圖4所示，包括連通管4和位于連通管4兩端的第一封堵單元和第二封堵單元，第一封堵單元在靠近巖體鉆孔的最內(nèi)側(cè)，第二封堵單元位于遠離巖體鉆孔一側(cè)，其中，第二封堵單元包括兩個管狀