分级降压式钻孔裂隙的探测方法技术

本发明专利技术属于岩体采动破坏范围测定技术领域，一种分级降压式钻孔裂隙的探测方法，所用系统包括测试探头、钻机、钻杆和控制操作台。测试探头包括封堵器和分压总成，分压总成通过连通管与尾部封堵器连接，包括初级转换器和二级转换器，二级转换器套在初级转换器外端，二者呈螺纹连接，封堵器包括漏水管、系列接头及橡胶囊，橡胶囊包绕在漏水管外端，并与漏水管之间形成封堵空腔，其两端由紧固圈固定。漏水管上设置有漏水孔，外界水源通过漏水孔进入所述封堵空腔，起胀橡胶囊，与钻孔形成注水空腔。该测试装置简化原有操作系统，避免钻孔绕线问题，利用同一外界实现封堵和观测过程，并保证二者在各自的压力下工作，使压力转换更为灵敏和稳定。

【技术实现步骤摘要】
分级降压式钻孔裂隙的探测方法
本专利技术属于岩体破坏范围测定
，具体涉及分级降压式钻孔裂隙的探测方法。
技术介绍
矿山底板采动裂隙带深度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，因此为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采动破坏带的高度测定。现场探测所采用的以“双端封堵测漏装置”为代表本的系列探测设备，存在外端接多个操作与控制系统，对应内至少存在2根及其上的管道，操作过程麻烦且存在绕线问题，在观测过程中稳定性较差。在系列产品中，虽能解决单回路问题，但存在水压转换幅度较大，转换过程稳定性不好，不宜控制水压，易导致机械故障。，现有技术未能同时解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种分级降压式钻孔裂隙的探测方法。本专利技术的技术方案：一种分级降压式钻孔裂隙的探测方法，所用的分级降压式钻孔裂隙探测系统，包括测试探头、钻机14、钻杆12和控制操作台36；所述的测试探头包括封堵器和分压总成47；封堵器包括前部封堵器34和尾部封堵器35；分压总成47通过连通管28与尾部封堵器35连接，包括初级转换器6和二级转换器37，二级转换器37套在初级转换器6外端，二者呈螺纹连接；所述的封堵器包括漏水管3、接头及橡胶囊5，橡胶囊包绕在漏水管3外端，并与漏水管3之间形成封堵空腔30，其两端由紧固圈24固定；漏水管3上设置有漏水孔25，外界水源通过漏水管3中的漏水孔25进入封堵空腔30，起胀橡胶囊5，与钻孔31形成注水空腔29；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；钻杆12为空心杆，其内部可输送外界高压水源，钻杆12与测试探头之间呈螺纹连接，可拆卸；所述的控制操作台36通过高压软管13与钻杆12连接，负责向测试探头提供指定压力的外界水源，并检测压力流量等参数；所述的前部封堵器34由接头一2、漏水管3、接头二4和橡胶囊5，接头一2、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30；所述的接头一2外端螺纹连接引导头，引导头1起导向作用，用以引导测试探头在钻孔31中平顺滑动；所述的尾部封堵器35包括两个接头三7、漏水管3和橡胶囊5，橡胶囊5通过紧固圈24固定在两个接头三7之间；所述的接头三7外部安装有圆形挡板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与接头三7之间呈螺纹连接，可拆卸，便于与更换橡胶囊5；外界水源通过前部封堵器34、尾部封堵器35中漏水孔25进入封堵空腔30，起胀对应橡胶囊5与钻孔31之间形成注水空腔29；所述的分压总成47左右两端分别与连通管28、接头二4呈螺纹连接，将连通管28中的高压水源依次经初级转换器6、二级转换器37分级转换至低压水源输送至注水空腔29内；所述的初级转换器6开有一个中心通孔32和四个周边通孔33，四个周边通孔33对称分布于中心通孔32周围；中心通孔32为阶梯通口，左端孔径小于右端孔径，周边通孔33侧壁开有侧漏孔20；所述的周边通孔33内依次安装有转换体10、内弹簧9和调节螺丝8，周边通孔33左侧内壁设置螺纹，与调节螺丝8相配合，使调节螺丝8在周边通孔33一定范围内旋转压缩内弹簧9，控制转换体10的开启压力；所述的调节螺丝8侧壁开有六角通孔21，便于旋转调节螺丝8且使反馈水压作用于转换体10左端面；所述的转换体10呈不等直径圆柱体，其左端面直径大于右端面直径，在不等直径圆柱过渡处即为密封锥面26，其与周边通孔34内壁的密封锥面26相吻合，密封锥面26呈30°角；所述的转换体10内开有一“L”形一号通水孔23，在靠近转换体10左端面的圆柱形外表面开有一环形水槽22，一号通水孔23与环形水槽22相连通，在外界水源推动下，转换体10向左移动时，使环形水槽22与侧漏孔相连通20；所述的二级转换器37包括外环基体38、内环基体39、转换环40、外弹簧45和十字丝套46，外环基体38右端内壁设置有螺纹，套在初级转换器6右端的外壁上，与初级转换器6之间形成一个中继腔48；侧漏孔20、六角通孔21与中继腔48相连通；所述的内环基体39呈圆柱环状，其内壁设置有螺纹，包绕在连通管28外壁，外壁设置有四个凸台，以限制转换环40的向左最大移动范围；内环基体39管壁内设置有集水槽42、分水孔43，分水孔43数量为4个，分别与集水槽42垂直相通，将集水槽42中的水分流排出；所述的转换环40位于外环基体38与内环基体39中间，沿内环基体39表面左右滑动；所述的转换环40内对应开有四个“L”形二号通水孔41，当转换环40向左移动，二号通水孔41与集水槽42相连通，将中继腔48内的高压水源输送至集水槽42内，此时转换环40左端面恰与凸台44接触；转换环40左端面较右端面直径大，中间连接部位设置密封锥面26；所述的外弹簧45位于转换环40和十字丝套46之间，其直径与转换环40左端面直径相等；所述的十字丝套46呈“十字形”，中间部位呈圆形，内壁设置螺纹，与内环基体39相配合，利用外部工具使十字丝套46在其上旋转，改变外弹簧45压缩程度以控制转换环的开启压力；所述的初级转换器工作原理：(1)当转换体10满足P中S体左+k内x≤P右S体右时，则转换体10向左移动，环形水槽22与侧漏孔20连通，向中继腔48内供水，实现初级降压；(2)当转换体10满足P中S体左+k内x≥P右S体右时，则转换体10向右移动，环形水槽22被周边通孔33内壁封闭，停止向中继腔48内供水；(3)若P右过大，为防止P右极端水压通过分压总成47对注水空腔29部分的钻孔内壁造成破坏，则在外界水源作用下，转换体10向左移动，直至环形水槽22移动到侧漏孔20的左端，与周边通孔33内壁形成再次封闭作用；其中，P中为中继腔水源压力，一般为0.8～1MPa左右；P右为连通管内供给水源压力，一般为1.5MPa左右，S体左为转换体左端面面积，S体右为转换体右端面面积，k内为内弹簧的弹性系数，x为压缩量。所述的二级转换器工作原理：(1)当转换环40满足P左S环左+k外x≤P中S环右时，则转换环40向左移动，二号通水孔41与集水槽42连通，通过分水孔43向注水空腔29进行注水观测，实现二级降压；(2)当转换环40满足P左S环左+k外x≥P中S环右时，则转换体40向右移动，二号通水孔41被内环基体39外壁封闭，停止向注水空腔29供水；其中，P左为注水空腔观测水源压力，一般为0.2～0.5MPa左右；P中为中继腔水源压力，一般为0.8～1MPa左右，S环左为转换环左端面过水面积，S环右为转换环右端面过水面积，k外为外弹簧的弹性系数，x为压缩量；所述的控制操作台36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，放水开关15负责推进测试结束后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；总控开关18负责外界水源的停供，流量表16负责检测外界水源向测试探头输入实时水量，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。具体步骤如下：(1)施工钻孔：按照预先设计的施工要求，利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分级降压式钻孔裂隙的探测方法，其特征在于，所述的分级降压式钻孔裂隙探测方法所用的探测系统包括测试探头、钻机(14)、钻杆(12)和控制操作台(36)；所述的测试探头包括封堵器和分压总成(47)；封堵器包括前部封堵器(34)和尾部封堵器(35)；分压总成(47)通过连通管(28)与尾部封堵器(35)连接，包括初级转换器(6)和二级转换器(37)，二级转换器(37)套在初级转换器(6)外端，二者呈螺纹连接；所述的封堵器包括漏水管(3)、接头及橡胶囊(5)，橡胶囊包绕在漏水管(3)外端，并与漏水管(3)之间形成封堵空腔(30)，其两端由紧固圈(24)固定；漏水管(3)上设置有漏水孔(25)，外界水源通过漏水管(3)中的漏水孔(25)进入封堵空腔(30)，起胀橡胶囊(5)，与钻孔(31)形成注水空腔(29)；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；钻杆(12)为空心杆，其内部可输送外界高压水源，钻杆(12)与测试探头之间呈螺纹连接，可拆卸；所述的控制操作台(36)通过高压软管(13)与钻杆(12)连接，负责向测试探头提供指定压力的外界水源，并检测压力流量；外界水源通过前部封堵器(34)、尾部封堵器(35)中漏水孔(25)进入封堵空腔(30)，起胀对应橡胶囊(5)与钻孔(31)之间形成注水空腔(29)；所述的分压总成(47)左右两端分别与连通管(28)、接头二(4)呈螺纹连接，将连通管(28)中的高压水源依次经初级转换器(6)、二级转换器(37)分级转换至低压水源输送至注水空腔(29)内；所述的初级转换器(6)开有中心通孔(32)和四个周边通孔(33)，四个周边通孔(33)对称分布于中心通孔(32)周围；中心通孔(32)为阶梯通口，左端孔径小于右端孔径，周边通孔(33)侧壁开有侧漏孔(20)；所述的周边通孔(33)内依次安装有转换体(10)、内弹簧(9)和调节螺丝(8)，周边通孔(33)左侧内壁设置螺纹，与调节螺丝(8)相配合，使调节螺丝(8)在周边通孔(33)一定范围内旋转压缩内弹簧(9)，控制转换体(10)的开启压力；所述的调节螺丝(8)侧壁开有六角通孔(21)，便于旋转调节螺丝(8)且使反馈水压作用于转换体(10)左端面；所述的转换体(10)呈不等直径圆柱体，其左端面直径大于右端面直径，在不等直径圆柱过渡处即为密封锥面(26)，其与周边通孔(34)内壁的密封锥面(26)相吻合，密封锥面(26)呈30°角；所述的转换体(10)内开有一“L”形一号通水孔(23)，在靠近转换体(10)左端面的圆柱形外表面开有一环形水槽(22)，一号通水孔(23)与环形水槽(22)相连通，在外界水源推动下，转换体(10)向左移动时，使环形水槽(22)与侧漏孔(20)相连通；所述的二级转换器(37)包括外环基体(38)、内环基体(39)、转换环(40)、外弹簧(45)和十字丝套(46)，外环基体(38)右端内壁设置有螺纹，套在初级转换器(6)右端的外壁上，与初级转换器(6)之间形成中继腔(48)；侧漏孔(20)、六角通孔(21)与中继腔(48)相连通；所述的内环基体(39)呈圆柱环状，其内壁设置有螺纹，包绕在连通管28外壁，外壁设置有四个凸台，以限制转换环(40)的向左最大移动范围；内环基体(39)管壁内设置有集水槽(42)、分水孔(43)，分水孔(43)数量为4个，分别与集水槽(42)垂直相通，将集水槽(42)中的水分流排出；所述的转换环(40)位于外环基体(38)与内环基体(39)中间，沿内环基体(39)表面左右滑动；所述的转换环(40)内对应开有四个“L”形二号通水孔(41)，当转换环(40)向左移动，二号通水孔(41)与集水槽(42)相连通，将中继腔(48)内的高压水源输送至集水槽(42)内，此时转换环(40)左端面恰与凸台(44)接触；转换环(40)左端面较右端面直径大，中间连接部位设置密封锥面(26)；所述的外弹簧(45)位于转换环(40)和十字丝套(46)之间，其直径与转换环(40)左端面直径相等；所述的十字丝套(46)呈“十字形”，中间部位呈圆形，内壁设置螺纹，与内环基体(39)相配合，利用外部工具使十字丝套(46)在其上旋转，改变外弹簧(45)压缩程度以控制转换环的开启压力；所述的初级转换器(6)工作原理：(1)当转换体(10)满足P中S体左+k内x≤P右S体右时，则转换体(10)向左移动，环形水槽(22)与侧漏孔(20)连通，向中继腔(48)内供水，实现初级降压；(2)当转换体(10)满足P中S体左+k内x≥P右S体右时，则转换体(10)向右移动，环形水槽(22)被周边通孔(33内壁封闭，停止向中继腔(48)内供水；(3)若P右过大，为防止P右极端水压通过分压总成(47)对注水空腔(...

【技术特征摘要】
1.一种分级降压式钻孔裂隙的探测方法，其特征在于，所述的分级降压式钻孔裂隙探测方法所用的探测系统包括测试探头、钻机(14)、钻杆(12)和控制操作台(36)；所述的测试探头包括封堵器和分压总成(47)；封堵器包括前部封堵器(34)和尾部封堵器(35)；分压总成(47)通过连通管(28)与尾部封堵器(35)连接，包括初级转换器(6)和二级转换器(37)，二级转换器(37)套在初级转换器(6)外端，二者呈螺纹连接；所述的封堵器包括漏水管(3)、接头及橡胶囊(5)，橡胶囊包绕在漏水管(3)外端，并与漏水管(3)之间形成封堵空腔(30)，其两端由紧固圈(24)固定；漏水管(3)上设置有漏水孔(25)，外界水源通过漏水管(3)中的漏水孔(25)进入封堵空腔(30)，起胀橡胶囊(5)，与钻孔(31)形成注水空腔(29)；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；钻杆(12)为空心杆，其内部可输送外界高压水源，钻杆(12)与测试探头之间呈螺纹连接，可拆卸；所述的控制操作台(36)通过高压软管(13)与钻杆(12)连接，负责向测试探头提供指定压力的外界水源，并检测压力流量；外界水源通过前部封堵器(34)、尾部封堵器(35)中漏水孔(25)进入封堵空腔(30)，起胀对应橡胶囊(5)与钻孔(31)之间形成注水空腔(29)；所述的分压总成(47)左右两端分别与连通管(28)、接头二(4)呈螺纹连接，将连通管(28)中的高压水源依次经初级转换器(6)、二级转换器(37)分级转换至低压水源输送至注水空腔(29)内；所述的初级转换器(6)开有中心通孔(32)和四个周边通孔(33)，四个周边通孔(33)对称分布于中心通孔(32)周围；中心通孔(32)为阶梯通口，左端孔径小于右端孔径，周边通孔(33)侧壁开有侧漏孔(20)；所述的周边通孔(33)内依次安装有转换体(10)、内弹簧(9)和调节螺丝(8)，周边通孔(33)左侧内壁设置螺纹，与调节螺丝(8)相配合，使调节螺丝(8)在周边通孔(33)一定范围内旋转压缩内弹簧(9)，控制转换体(10)的开启压力；所述的调节螺丝(8)侧壁开有六角通孔(21)，便于旋转调节螺丝(8)且使反馈水压作用于转换体(10)左端面；所述的转换体(10)呈不等直径圆柱体，其左端面直径大于右端面直径，在不等直径圆柱过渡处即为密封锥面(26)，其与周边通孔(34)内壁的密封锥面(26)相吻合，密封锥面(26)呈30°角；所述的转换体(10)内开有一“L”形一号通水孔(23)，在靠近转换体(10)左端面的圆柱形外表面开有一环形水槽(22)，一号通水孔(23)与环形水槽(22)相连通，在外界水源推动下，转换体(10)向左移动时，使环形水槽(22)与侧漏孔(20)相连通；所述的二级转换器(37)包括外环基体(38)、内环基体(39)、转换环(40)、外弹簧(45)和十字丝套(46)，外环基体(38)右端内壁设置有螺纹，套在初级转换器(6)右端的外壁上，与初级转换器(6)之间形成中继腔(48)；侧漏孔(20)、六角通孔(21)与中继腔(48)相连通；所述的内环基体(39)呈圆柱环状，其内壁设置有螺纹，包绕在连通管28外壁，外壁设置有四个凸台，以限制转换环(40)的向左最大移动范围；内环基体(39)管壁内设置有集水槽(42)、分水孔(43)，分水孔(43)数量为4个，分别与集水槽(42)垂直相通，将集水槽(42)中的水分流排出；所述的转换环(40)位于外环基体(38)与内环基体(39)中间，沿内环基体(39)表面左右滑动；所述的转换环(40)内对应开有四个“L”形二号通水孔(41)，当转换环(40)向左移动，二号通水孔(41)与集水槽(42)相连通，将中继腔(48)内的高压水源输送至集水槽(42)内，此时转换环(40)左端面恰与凸台(44)接触；转换环(40)左端面较右端面直径大，中间连接部位设置密封锥面(26)；所述的外弹簧(45)位于转换环(40)和十字丝套(46)之间，其直径与转换环(40)左端面直径相等；所述的十字丝套(46)呈“十字形”，中间部位呈圆形，内壁设置螺纹，与内环基体(39)相配合，利用外部工具使十字丝套(46)在其上旋转，改变外弹簧(45)压缩程度以控制转换环的开启压力；所述的初级转换器(6)工作原理：(1)当转换体(10)满足P中S体左+k内x≤P右S体右时，则转换体(10)向左移动，环形水槽(22)与侧漏孔(20)连通，向中继腔(48)内供水，实现初级降压；(2)当转换体(10)满足P中S体左+k内x≥P右S体右时，则转换体(10)向右移动，环形水槽(22)被周边通孔(33内壁封闭，停止向中继腔(48)内供水；(3)若P右过大，...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁正召，宋文成，张梅丽，李迎春，唐春安，滑笑笑，赵慧子，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21