【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及矿井研究领域，尤其涉及一种矿井下岩层地应力快速测量装备及方法。
技术介绍
地应力是存在于地层中的天然应力，它是引起地下工程变形和破坏的根本作用力。对采矿工程而言，矿井下工作面、巷道及硐室的布局、开挖、支护等，分析巷道开挖及工作面开采后的围岩应力变化等必须依据原位地应力的分布情况。一些常见的巷道围岩变形严重等问题归根结底都是原始地应力分布情况不清楚，盲目设计导致后续开采时面临一系列的矿山压力问题。因此，准确快速的进行原位地应力的测量是急需解决的技术难题。水力致裂法是目前应用最为广泛的一种测量地应力的方法；众所周知，水力致裂法又称水压致裂法。一种绝对地应力测量方法。测量时首先取一段基岩裸露的钻孔，用封隔器将上下两端密封起来；然后注入液体，加压直到孔壁破裂，并记录压力随时间的变化，并用印模器或井下电视观测破裂方位。根据记录的破裂压力、关泵压力和破裂方位，利用相应的公式算出原地主应力的大小和方向。但是，传统的水力致裂方法的主要问题是密封效果不好，从而影响测量结果的准确性，不利于煤矿的安全生产。同时传统的水力致裂所用的高压泵系统，质量重且移动困难，并且用于观测水压裂缝方位的印模器技术工序繁杂。综上，如何实现矿井下煤系岩层地应力的快速、简易及可靠的测量是实现矿安全高效开采急需解决的技术难题。但是，目前没有一套完整、便携的能快速测量矿井下煤系岩层地应...
【技术保护点】
一种矿井下岩层地应力快速测量装备，其特征在于，包括水力致裂测量地应力的装备；所述水力致裂测量地应力的装备具体包括钻孔(1)、外高压膨胀胶囊(2)、内高压膨胀胶囊(3)、滑动装置(4)、外高压膨胀胶囊进水口(5)、内高压膨胀胶囊进水口(6)、中间连接钢管(7)、致裂管出水孔(8)、过压保护装置(9)、液压快速接头(10)、外金属管(11)、内金属管(12)、封孔管路(13)、致裂管路(14)、压力传感器(15)、流量传感器(16)、压力表(17)、封孔管路泄压阀(18)、致裂管路泄压阀(19)、第一电控高压泵输出通道(20)、第二电控高压泵输出通道(21)、手压泵输出通道(22)、截止阀(23)、水力致裂测控仪(24)、手压泵(25)、电控高压泵(26)、工具箱(27)、高压泵控制线路(28)、高压泵控制柜(29)；其中，上述各个零件结构之间的连接方式、位置关系以及结构布局如下：所述电控高压泵(26)具有两个独立的输出通道，即第一电控高压泵输出通道(20)与第二电控高压泵输出通道(21)，所述电控高压泵(26)还与所述高压泵控制柜(29)电连接；所述第一电控高压泵输出通道(20)连通封孔...
【技术特征摘要】
1.一种矿井下岩层地应力快速测量装备，其特征在于，包括
水力致裂测量地应力的装备；
所述水力致裂测量地应力的装备具体包括钻孔(1)、外高压膨
胀胶囊(2)、内高压膨胀胶囊(3)、滑动装置(4)、外高压膨胀胶
囊进水口(5)、内高压膨胀胶囊进水口(6)、中间连接钢管(7)、
致裂管出水孔(8)、过压保护装置(9)、液压快速接头(10)、外
金属管(11)、内金属管(12)、封孔管路(13)、致裂管路(14)、
压力传感器(15)、流量传感器(16)、压力表(17)、封孔管路泄
压阀(18)、致裂管路泄压阀(19)、第一电控高压泵输出通道(20)、
第二电控高压泵输出通道(21)、手压泵输出通道(22)、截止阀(23)、
水力致裂测控仪(24)、手压泵(25)、电控高压泵(26)、工具箱(27)、
高压泵控制线路(28)、高压泵控制柜(29)；
其中，上述各个零件结构之间的连接方式、位置关系以及结构
布局如下：
所述电控高压泵(26)具有两个独立的输出通道，即第一电控
高压泵输出通道(20)与第二电控高压泵输出通道(21)，所述电控
高压泵(26)还与所述高压泵控制柜(29)电连接；
所述第一电控高压泵输出通道(20)连通封孔管路(13)，所
述封孔管路(13)的前端设置有压力表(17)和封孔管路泄压阀(18)；
所述压力表(17)用于观测封孔管路的压力，判断封隔器的起
封压力，同时观测封孔管路(13)的压力变化；所述封孔管路泄压
阀(18)用于在施工结束后卸除封孔管路中的压力，使封隔器解封；
所述手压泵(25)的手压泵输出通道(22)通过三通与封孔管
路(13)连通，当封孔管路出现异常，压力表(17)的压力出现下
降时用于对封孔管路进行补压，防止施工过程中封隔器漏水，发生
冲孔，确保施工的顺利进行；所述手压泵输出通道(22)设置有截
止阀(23)；
所述封孔管路(13)用于通过外高压管路连接到封隔器两端的
膨胀胶囊，用于实施封孔；
所述第二电控高压泵输出通道(21)的输出端连通致裂管路
(14)；
所述致裂管路(14)的前端上还设置有所述压力传感器(15)、
流量传感器(16)及致裂管路泄压阀(19)；所述致裂管路(14)连
接内高压管路，用于实施致裂岩层；所述压力传感器(15)以及流
量传感器(16)分别与所述水力致裂测控仪(24)电连接；所述水
力致裂测控仪(24)还通过所述高压泵控制线路(28)与所述高压
泵控制柜(29)电连接；
所述压力传感器(15)监测致裂过程中管路中的压力信息，并
将所述压力信息发送给水力致裂测控仪(24)；所述流量传感器(16)
监测致裂过程中的管路中的流量信息，并将所述流量信息发送给水
力致裂测控仪(24)；所述水力致裂测控仪(24)用于接收所述压力
\t传感器(15)的压力信息以及所述流量传感器(16)的流量信息，
实时显示致裂过程中管路中的压力曲线及流量曲线，并记录存储致
裂过程中管路中的压力信息和流量信息，然后通过SD卡将记录的
数据传输给电脑，以便对监测数据进行二次处理；所述致裂管路泄
压阀(19)用于在施工结束后卸除致裂管路中的压力，以便于施工
人员安全拆除管路。
2.如权利要求1所述的矿井下岩层地应力快速测量装备，其
特征在于，
所述水力致裂测控仪(24)包括嵌入的地应力测量模块；
所述地应力测量模块，用于监测压力信息以及流量信息，得到
水压力曲线，并根据所述水压力曲线能分析计算得出水力致裂过程
中的岩石破裂压力、重张压力以及闭合压力；还用于结合所述岩石
破裂压力与所述重张压力进一步计算得出地应力的数值。
3.如权利要求1所述的矿井下岩层地应力快速测量装备，其
特征在于，
所述手压泵(25)的排量为20ml/次，最高压力为60MPa，所
述电控高压泵(26)的排量为6L/min，最高压力为60MPa；
所述手压泵(25)的阀块安装在电控高压泵(26)的液箱上，
所述电控高压泵(26)液箱上盖板上开有小孔，且手压泵(25)的
液管通过该小孔放入电控高压泵(26)的液箱中，两者共用一个液
箱，集成为一整体；
所述电控高压泵的液箱旁边设置有工具箱(27)，所述电控高压
泵(26)设置有底座及拉杆，且底座设置有四个轮子，前面两个轮
子为万向轮，后边两个轮子为固定向轮。
4.如权利要求1所述的矿井下岩层地应力快速测量装备，其
特征在于，
所述封隔器由三部分组成，具体包括前膨胀胶管封孔器、中间
连接钢管(7)和后膨胀胶管封孔器；
所述前膨胀胶管封孔器包括内高压膨胀胶囊(3)、内高压膨胀
胶囊进水口(6)；
所述后膨胀胶管封孔器包括外高压膨胀胶囊(2)、外高压膨胀
胶囊进水口(5)；
所述滑动装置(4...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄炳香，赵兴龙，陈树亮，张权，孙天元，
申请(专利权)人：中国矿业大学，徐州佑学矿业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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