本实用新型专利技术公开了一种用于深井底板岩体采动裂隙探测装置，属于岩体破坏范围测定技术领域。解决了传统岩体观测设备测定过程中钻杆与软管缠绕、封堵和测试水源相互独立、每次推进测量效率低问题，其主要包括测试探头、钻机、钻杆、控制操作台。所述测试探头主要封堵器、转换器和连通管，封堵器包括漏水管、连接在漏水管两端的接头和橡胶囊，橡胶囊包绕在漏水管外围，与漏水管之间形成封堵空腔，外界水源注入所述封堵空腔起胀橡胶囊，与钻孔形成注水空腔。该测试装置可以利用同一外界水源完成封堵过程和测试过程，并实现高低水压可变控制，保证二者在各自的所需的压力下工作，消除钻杆与软管的缠绕问题，减少操作步骤和工作人数，提高推进测量效率。
【技术实现步骤摘要】
一种用于深井底板岩体采动裂隙探测装置
本技术属于岩体破坏范围测定
，具体涉及一种用于深井底板岩体采动裂隙探测装置。
技术介绍
对岩体采动裂隙带范围和渗透性的测量是研究岩体破坏特征的基础参数，对于进一步探究其与岩层移动规律和应力场的关系有重要的意义，传统实测装置主要有直流电法、瞬变电磁法、微震检测和压水试验法。其中，以压水试验法可靠度最高，采用传统装置“双端侧漏装置”，进行注放水测试，判断受到采动影响的岩层的发育高度或深度。传统装置中存在注水操作台和封堵操作台两个外部系统，操作人员相对较多，对应在钻孔中的管道有2根，在推进的过程中容易发生相互缠绕问题，轻则造成装置封堵或观测过程不稳定，重则容易拉断供气管道，造成设备无法正常工作，并且，传统装置为一个测试单元，探测效率低下，如何能实现多段测量，减少钻孔内管道数量，且能有效的控制水压，现有技术未能同时解决上述问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于深井底板岩体采动裂隙探测装置。本专利技术的技术方案：一种用于深井底板岩体采动裂隙探测装置，包括测试探头、控制操作台33、钻机14和钻杆12；所述的测试探头包括封堵器、转换器6和连通管28；所述的封堵器进一步包括前部封堵器21、中部封堵器22和尾部封堵器23；所述的封堵器包括漏水管3、连接在漏水管3两端的接头和橡胶囊5，接头的管径大于漏水管3的管径，橡胶囊5包绕在漏水管3外围，与漏水管3之间形成一封堵空腔；外界水源经过漏水管3中的漏水孔25注入封堵空腔起胀橡胶囊5，与钻孔31形成注水空腔；所述的钻机14通过钻杆12与测试探头相连接，用以接长和推进测试探头至指定区域；所述的钻杆12为空心杆，呈螺纹连接，可拆卸，其内部可输送高压水源；所述的控制操作台33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通过高压软管13与钻机14连接，负责向测试探头提供指定压力的外界水源；所述的前部封堵器21包括接头一2、漏水管3、接头二4和橡胶囊5，接头一2和接头二4与漏水管3呈螺纹连接，橡胶囊5包绕在漏水管3外部，通过紧固圈24固定在接头一2和接头二4的外部，与漏水管3间形成封堵空腔；接头一2外端螺纹连接引导头1，引导头1起导向作用，用以引导测试探头在钻孔中平顺滑动；所述的中部封堵器22包括接头二4、漏水管3、接头三7和橡胶囊5，橡胶囊5通过紧固圈24固定在接头二4和接头三7的外部；所述的尾部封堵器23包括两个接头三7、漏水管3和橡胶囊5，橡胶囊通过紧固圈24固定在两个接头三7之间；所述的接头三7外部螺纹连接圆形挡板11，圆形挡板11直径较橡胶囊5直径大，阻止橡胶囊5脱落；圆心挡板11呈螺纹连接，可拆卸，便于更换橡胶囊5；所述的前部封堵器21、中部封堵器22、尾部封堵器23与钻孔31之间分别形成一号注水空腔29和二号注水空腔34；所述的前部封堵器21和中部封堵器22的尾部各螺纹连接转换器6；所述的转换器6包括基体26、调节螺丝8、复位弹簧9和转换体10；所述的转换器6将连通管28中的高压水源转换至低压水源输送至一号注水空腔29和二号注水空腔内34；所述的基体26开有阶梯的中心通孔32，中心通孔32中间部位孔径大于两端部位孔径；中心通孔32周围安装有转换体10，转换体10右端外壁为螺纹结构，与调节螺丝10相配合，其上套装复位弹簧9，调节螺丝8在其上旋转，压缩复位弹簧9，以控制转换体10的开启压力；所述的转换体10的截面为T字型，其内部开有T字形的通水孔20；当外界水源经过通水孔20推动转换体10向左移动时，转换体10左端通水孔20伸出基体26壁，使通水孔20中的水源进入一号注水空腔29或二号注水空腔34内；所述的转换器6工作原理：(1)当转换体10满足P左S左+kx≤P右S右时，则转换体10向左移动，转换体10左端通水孔20伸出基体26壁，外界水源经由通水孔20进入一号注水空腔29或二号注水空腔34内，进行钻孔31充水；(2)当转换体10满足P左S左+kx≥P右S右时，则转换体10向右移动，转换体10左端通水孔20被基体26内壁封闭，停止向一号注水空腔29或二号注水空腔34供水；其中，P左为一号或二号注水空腔低压观测水源压力，一般为0.2～0.5MPa左右；P右为连通管内供给水源压力，一般为1.5～2MPa左右，S左为转换体左端面过水面积，S右为转换体右端面过水面积，k为复位弹簧的弹性系数，x为压缩量；所述的放水开关15负责将测试探头内压力水释放，使橡胶囊5与钻孔31脱离接触，便于钻机14推进测试探头沿钻孔31行进；所述的总控开关18负责外界水源的停供，所述的流量表16负责检测外界水源向测试探头输入实时水量，所述的机械压力表17和电子压力表19相互对比检验，若大致相当，则表明压力有效。本技术的有益效果：(1)本技术提出了一种用于深井底板岩体采动裂隙探测装置及其观测方法，与现有技术相比，该装置实现了测试探头的的封堵测试一体化，减少了钻孔内同时工作的管道数量为1根，解决了推进过程中钻孔内多管道相互缠绕问题，提高了岩体破坏范围测量过程的稳定性。(2)该装置实现了利用同一外界水源，使观测过程和封堵过程在各自压力下工作问题，且可以避免观测水源压力过高对钻孔裂隙的破坏作用，提高了岩体破坏范围测量过程的精确性。(3)转换器中转换体内置配合复位弹簧设计，不仅便于转换体易于及时复位，提高了转换器工作过程的稳定性，而且解决了封堵水源向观测水源转换的密封性，使其具有不同的开启和转换压力，调节范围广泛，适应不同的工作需求。(4)该装置实现了一次推进多段依次测量过程，提高了每次推进观测效率，相对传统装置相比，提高了探测速度，缩短了探测时间。附图说明图1为本技术中装置整体结构及观测状态示意图；图2为本技术中装置的卸压推进状态示意图；图3为本技术中测试探头的结构示意图；图4为本技术的前部封堵器结构示意图；图5为本技术的中部封堵器结构示意图；图6为本技术的尾部封堵器结构示意图；图7(a)为本技术的转换器结构主视图；图7(b)为本技术的转换器结构侧视图；图8(a)为本技术的转换器静止状态示意图；图8(b)为本技术的转换器工作状态示意图；图9为本技术的调节螺丝结构示意图；图中：1引导头；2接头一；3漏水管；4接头二；5橡胶囊；6转换器；7接头三；8调节螺丝；9复位弹簧；10转换体；11圆形挡板；12钻杆；13高压软管；14钻机；15放水开关；16流量表；17机械压力表；18总控开关；19电子压力表；20通水孔；21前部封堵器；22中部封堵器；23尾部封堵器；24紧固圈；25漏水孔；26基体；27待测岩体；28连通管；29一号注水空腔；30封堵空腔；31钻孔；32中心通孔；33控制操作台；34二号注水空腔。具体实施方式以下结合附图和技术方案，进一步说明本专利技术的具体实施方式。一种用于深井底板岩体采动裂隙探测装置，包括测试探头、控制操作台33、钻机14和钻杆12；所述的测试探头包括封堵器、转换器6和连通管28；所述的封堵器进一步包括前部封堵器21、中部封堵器22和尾部封堵器23；所述的封堵器包括漏水管3、连接在漏水管3两端的接头和橡胶囊5，接头的管径大于本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于深井底板岩体采动裂隙探测装置，其特征在于，所述的用于深井底板岩体采动裂隙探测装置包括测试探头、控制操作台(33)、钻机(14)和钻杆(12)；所述的测试探头包括封堵器、转换器(6)和连通管(28)；所述的封堵器进一步包括前部封堵器(21)、中部封堵器(22)和尾部封堵器(23)；所述的封堵器包括漏水管(3)、连接在漏水管(3)两端的接头和橡胶囊(5)，接头的管径大于漏水管(3)的管径，橡胶囊(5)包绕在漏水管(3)外围，与漏水管(3)之间形成一封堵空腔；外界水源经过漏水管(3)中的漏水孔(25)注入封堵空腔起胀橡胶囊(5)，与钻孔(31)形成注水空腔；所述的钻机(14)通过钻杆(12)与测试探头相连接，用以接长和推进测试探头至指定区域；所述的钻杆(12)为空心杆，呈螺纹连接，可拆卸，其内部可输送高压水源；所述的控制操作台(33)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)通过高压软管(13)与钻机(14)连接，负责向测试探头提供指定压力的外界水源；所述的前部封堵器(21)包括接头一(2)、漏水管(3)、接头二(4)和橡胶囊(5)，接头一(2)和接头二(4)与漏水管(3)呈螺纹连接，橡胶囊(5)包绕在漏水管(3)外部，通过紧固圈(24)固定在接头一(2)和接头二(4)的外部，与漏水管(3)间形成封堵空腔；接头一(2)外端螺纹连接引导头(1)，引导头(1)起导向作用，用以引导测试探头在钻孔中平顺滑动；所述的中部封堵器(22)包括接头二(4)、漏水管(3)、接头三(7)和橡胶囊(5)，橡胶囊(5)通过紧固圈(24)固定在接头二(4)和接头三(7)的外部；所述的尾部封堵器(23)包括两个接头三(7)、漏水管(3)和橡胶囊(5)，橡胶囊通过紧固圈(24)固定在两个接头三(7)之间；所述的接头三(7)外部螺纹连接圆形挡板(11)，圆形挡板(11)直径较橡胶囊(5)直径大，阻止橡胶囊(5)脱落；圆形挡板(11)呈螺纹连接，可拆卸，便于更换橡胶囊(5)；所述的前部封堵器(21)、中部封堵器(22)、尾部封堵器(23)与钻孔(31)之间分别形成一号注水空腔(29)和二号注水空腔(34)；所述的前部封堵器(21)和中部封堵器(22)的尾部各螺纹连接转换器(6)；所述的转换器(6)包括基体(26)、调节螺丝(8)、复位弹簧(9)和转换体(10)；所述的转换器(6)将连通管(28)中的高压水源转换至低压水源输送至一号注水空腔(29)和二号注水空腔(34)内；所述的基体(26)开有阶梯的中心通孔(32)，中心通孔(32)中间部位孔径大于两端部位孔径；中心通孔(32)周围安装有转换体(10)，转换体(10)右端外壁为螺纹结构，与调节螺丝(8)相配合，其上套装复位弹簧(9)，调节螺丝(8)在其上旋转，压缩复位弹簧(9)，以控制转换体(10)的开启压力；所述的转换体(10)的截面为T字型，其内部开有T字形的通水孔(20)；当外界水源经过通水孔(20)推动转换体(10)向左移动时，转换体(10)左端通水孔(20)伸出基体(26)壁，使通水孔(20)中的水源进入一号注水空腔(29)或二号注水空腔(34)内；所述的转换器(6)工作原理：(1)当转换体(10)满足P左S左+kx≤P右S右时，则转换体(10)向左移动，转换体(10)左端通水孔(20)伸出基体(26)壁，外界水源经由通水孔(20)进入一号注水空腔(29)或二号注水空腔(34)内，进行钻孔(31)充水；(2)当转换体(10)满足P左S左+kx≥P右S右时，则转换体(10)向右移动，转换体(10)左端通水孔(20)被基体(26)内壁封闭，停止向一号注水空腔(29)或二号注水空腔(34)供水；其中，P左为注水空腔低压观测水源压力，为0.2～0.5MPa；P右为连通管(28)内供给水源压力，为1.5～2MPa，S左为转换体(10)左端面过水面积，S右为转换体(10)右端面过水面积，k为复位弹簧(9)的弹性系数，x为压缩量；所述的放水开关(15)负责将测试探头内压力水释放，使橡胶囊(5)与钻孔(31)脱离接触，便于钻机(14)推进测试探头沿钻孔(31)行进；所述的总控开关(18)负责外界水源的停供，所述的流量表(16)负责检测外界水源向测试探头输入实时水量，所述的机械压力表(17)和电子压力表(19)相互对比检验，若大致相当，则表明压力有效。...
【技术特征摘要】
1.一种用于深井底板岩体采动裂隙探测装置，其特征在于，所述的用于深井底板岩体采动裂隙探测装置包括测试探头、控制操作台(33)、钻机(14)和钻杆(12)；所述的测试探头包括封堵器、转换器(6)和连通管(28)；所述的封堵器进一步包括前部封堵器(21)、中部封堵器(22)和尾部封堵器(23)；所述的封堵器包括漏水管(3)、连接在漏水管(3)两端的接头和橡胶囊(5)，接头的管径大于漏水管(3)的管径，橡胶囊(5)包绕在漏水管(3)外围，与漏水管(3)之间形成一封堵空腔；外界水源经过漏水管(3)中的漏水孔(25)注入封堵空腔起胀橡胶囊(5)，与钻孔(31)形成注水空腔；所述的钻机(14)通过钻杆(12)与测试探头相连接，用以接长和推进测试探头至指定区域；所述的钻杆(12)为空心杆，呈螺纹连接，可拆卸，其内部可输送高压水源；所述的控制操作台(33)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)通过高压软管(13)与钻机(14)连接，负责向测试探头提供指定压力的外界水源；所述的前部封堵器(21)包括接头一(2)、漏水管(3)、接头二(4)和橡胶囊(5)，接头一(2)和接头二(4)与漏水管(3)呈螺纹连接，橡胶囊(5)包绕在漏水管(3)外部，通过紧固圈(24)固定在接头一(2)和接头二(4)的外部，与漏水管(3)间形成封堵空腔；接头一(2)外端螺纹连接引导头(1)，引导头(1)起导向作用，用以引导测试探头在钻孔中平顺滑动；所述的中部封堵器(22)包括接头二(4)、漏水管(3)、接头三(7)和橡胶囊(5)，橡胶囊(5)通过紧固圈(24)固定在接头二(4)和接头三(7)的外部；所述的尾部封堵器(23)包括两个接头三(7)、漏水管(3)和橡胶囊(5)，橡胶囊通过紧固圈(24)固定在两个接头三(7)之间；所述的接头三(7)外部螺纹连接圆形挡板(11)，圆形挡板(11)直径较橡胶囊(5)直径大，阻止橡胶囊(5)脱落；圆形挡板(11)呈螺纹连接，可拆卸，便于更换橡胶囊(5)；所述的前部封堵器(21)、中部封堵器(22)、尾部封堵器(23)与钻孔(31)之间分别形成一号注水空腔(...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋文成，梁正召，滑笑笑，冯献慧，刘鑫，厉扬戈，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：新型
国别省市：辽宁,21
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