[发明专利]双端封堵测漏一体化观测方法

说明书

技术领域

本发明涉及矿山顶底板岩体破坏范围测定技术领域，具体涉及一种双端封堵测漏一体化观测方法。

背景技术

矿山顶底板岩体破坏范围的测量是标志煤岩赋存状态的重要参数。在研究矿井防治水时，它是一个关键性的基础参数，因此，研究采动围岩中的导水通道的形成，就有必要掌握岩层移动规律和确定顶底板岩体破坏范围。通常采用数值模拟、经验公式预计、现场实测等手段。

然而，由于现场条件复杂，在一定程度上，数值模拟不能很好的反映现场情况，经验公式预计的盲目性较大，随着采深加大，经验公式适用性越来越差。由于现有的观测设备中同时工作的管道数量过多，尤其在推进过程中，容易出现钻孔内管道缠绕问题，另外，在实际观测过程中，封堵压力一般取2.5MPa，钻孔观测水压一般取0.1MPa，钻孔内观测水源压力不可过大，否则，会对钻孔孔壁内原有裂隙形成扩张作用。在同一外界水源下，如何让一体化观测设备中封堵水源与观测水源在各自压力下同时工作，现有技术未能同时解决上述两个问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双端封堵测漏一体化观测方法，该观测方法可以同时实现封堵测漏一体化，减少了钻孔内同时工作的管道数量，并且可完成封堵测漏一体化及封堵高压水源向观测低压水源的压力转换。

其技术解决方案包括：

一种用于矿山顶底板岩体的封堵测漏一体化观测方法，其所采用的观测系统包括封堵系统、导向系统、供给推进系统和压力转换系统；

所述封堵系统包括连通管、位于连通管两端的第一封堵单元和第二封堵单元，所述第一封堵单元靠近岩体钻孔的内侧，所述封堵单元包括漏水管、连接在漏水管两端的管状接头和封堵胶囊；

所述压力转换系统包括水压转换器和卡槽管接头，所述水压转换器包括活塞和基体两部分，所述活塞左端面的面积大于右端面的面积，所述活塞内设置有相互连通的导水孔；

所述导向系统包括导向锥；

所述观测方法包括以下步骤：

a打钻孔，在煤岩巷道中向顶板或底板岩体中施工规定角度的2个钻孔，孔深30-70m；

b安装观测系统，将导向锥安装在第一封堵单元头部的管状接头上，在第一封堵单元和第二封堵单元两个管状接头之间的漏水管外围安装封堵胶囊，将水压转换器通过卡槽管接头与第一封堵单元尾部的管状接头连接，将活塞内位于右端的导水孔通过小孔与卡槽管接头相连通，将位于左端的导水孔由基体密封，连通管的两端通过管状接头将第一封堵单元和第二封堵单元连接，将供给推进系统与连通管接通；

c封闭钻孔，待其到达初始位置后，用注水操作台向观测系统内注入水源至其达到预定初始水压，起胀封堵胶囊密封钻孔；

d测定流水矢量参数，待水压稳定后，等待1-2分钟，读取此段时间内的总流量，记录并计算单位时间内流量值；

e回撤压力水源，使封堵胶囊处于卸压状态，然后利用钻机和钻杆移动观测系统至下一观测孔段，重复步骤c、d，依次对钻孔进行测量。

上述技术方案直接带来的有益技术效果是：

活塞呈左右两端不等大的圆柱体，左端较大的圆柱体活塞面面积为S_外，接触水压为P_外,右端较小的圆柱体活塞面面积为S_内,接触水压为P_内。靠近活塞的右端有一凸台设置，通过弹簧与基体内部相应部位配合，保证活塞在基体内移动的同时不致脱离基体。活塞内设置有相互连通的导水孔，位于右端导水孔通过小孔与卡槽管接头相连通，位于左端导水孔开始时被基体内壁密封，当活塞向左伸出基体大于某一位置时，左端导水孔与钻孔连通。

水压转换器工作原理为：

左端较大的圆柱体活塞面面积为S_外，接触水压为钻孔观测水压P_外,右端较小的圆柱体活塞面面积为S_内,接触水压为P_内，弹簧中弹性系数k，压缩量x，由二力平衡原理可知：

当F_外+F_弹≥F_内，即P_外S_外+kx≥P_内S_内，则水压转换器处于关闭状态，活塞不外移，导水孔被基体内壁阻挡，不能与钻孔连通。