一种单动力源双通道围岩采动裂隙探测系统技术方案

本实用新型专利技术属于钻探技术领域，涉及一种单动力源双通道围岩采动裂隙探测系统，主体结构包括单动力源封闭控制平台、单动力源泄漏测量平台、平台支架、动力源双通道连接装置、单动力双通道围岩采动裂隙探头五个功能部分，单动力源封闭控制平台、单动力源泄漏测量平台通过管径为10mm的软管并联后安装在平支架上，然后通过管径为10mm的软管依次与动力源双通道连接装置和单动力双通道围岩采动裂隙探头串联；其结构简单，使用方便，且零部件轻便、组装快速、成本低，探测过程稳定、准确，特别适合于井下复杂情况时的煤层围岩采动裂隙发育探测。

【技术实现步骤摘要】

：本技术属于钻探
，涉及一种单动力源双通道围岩采动裂隙探测系统，通过探测煤层开采后围岩裂隙发育特征，研究煤矿生产过程煤层围岩裂隙发育特征及演化机理问题。
技术介绍
：目前，煤矿在我国能源消费占比虽然持续下降，但首要地位却并未发生动摇，煤炭资源开采涉及的安全问题依旧是我国能源行业安全监察的重点问题。煤层在开采过程中，由于失去煤层的支撑作用，采空区上覆顶板、下伏底板及周围的煤体均会在矿山压力的作用下发生失稳、破裂、移动，最终达到重新的稳定状态。而围岩破坏发育的裂隙，则是地下流体发生运移的人为通道，例如在华南地区，顶底板导水裂隙带将造成覆岩及底板岩层中的强含水体直接进入采动空间；华北地区的太原组煤层开采过程中，底板导水裂隙带极大的减少了有效隔水层的厚度，导致底板突水频发；西北地区逐步成为我国煤炭资源开发的重点区域，煤炭产能在近期及未来均占全国首位，由于西北侏罗系煤田层位新、埋藏浅，煤层开采引起的导水裂隙使得第四系含水层水漏失，因而导致生态、地下水环境等问题。综上所述，采动围岩裂隙，特别是导水裂隙发育是对底板突水、顶板透水、保水采煤等一系列热点问题的研究基础，而对导水裂隙带的探测，则是工程实践问题中的重点及难点。目前，导水裂隙带探测技术主要包括物探领域及钻探领域，而钻探方法是最直观、最实用的一种方法，双端封堵测漏装置也是目前最有效的一种探测导水裂隙带高度的装置，但是在长期的工程实践中，其自身存在着很多的缺陷，特别是该装置必须使用气、水源两种动力，(其中利用气进行封堵、利用水进行裂隙发育探测)，但是大部分的井下现场条件并不同时具备这种条件，特别是停采工作面裂隙探测、首采工作面裂隙探测时气及水管道均进行了拆除，探测时必须重新架设管道；第二，双端封堵测漏装置目前的记录方式依然是秒表读数记录水表流量，方式落后且数据不准确；第三，双端封堵测漏装置中的水使用的传输管道为钻杆，在探测过程中必须保证钻杆与钻杆连接紧密且不漏水，这种状态是不可能存在的，某些钻杆段肯定存在漏水，由于裂隙探测就是观测封堵段的漏水情况，这样就极大的降低了裂隙探测的准确性；第四，无论是封堵操作装置还是注水装置，其设计较为复杂，管道连接混乱，特别是封堵装置经常造成气囊的涨裂，注水装置经常发生水表爆裂及泥沙阻塞。在煤层较厚的情况下，观测孔设置一般较长，井下探测时钻杆一般借助钻机推进，观测时进度极其缓慢，由于封堵装置使用的通气软管位于钻杆外侧，因此在钻杆推进过程中经常发生软管破损，造成气囊无法封闭，最终只能重新退回、重新推进、重新测量，这样就浪费了大量的人力、物力和时间。因此，迫切需要开发一种新颖的、高效的围岩探测系统，在有限条件下(单一动力源)准确地测量围岩采动裂隙发育情况。
技术实现思路
：本技术的专利技术目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种单动力源双通道围岩采动裂隙探测系统，在有限条件下(单一动力源)准确地测量围岩采动裂隙发育情况，进而研究煤矿生产过程煤层围岩裂隙发育特征及演化机理问题。为了实现上述目的，本技术的主体结构包括单动力源封闭控制平台、单动力源泄漏测量平台、平台支架、动力源双通道连接装置、单动力双通道围岩采动裂隙探头五个功能部分，单动力源封闭控制平台、单动力源泄漏测量平台通过管径为10mm的软管并联后安装在平台支架上，然后通过管径为10mm的软管依次与动力源双通道连接装置和单动力双通道围岩采动裂隙探头串联，其中单动力源泄漏测量平台包括测量平台进口接头、测量平台出口接头、测量控制平台支架、流量测定控制总阀、流量流速表、第一回流止阀、压力表和泄压阀；安装有平台进口接头、流量测定控制总阀、流量流速表、第一回流止阀、压力表、泄压阀和测量平台出口接头的管路放置在测量控制平台支架上；测量平台进口接头的一端与外部提供测量介质源的井下通风管路或供水管路连接，另一端与流量测定控制总阀连接，流量流速表的两端分别与流量测定控制总阀和第一回流止阀连接，用于测定测量介质的流量、流速和温度等参数；压力表分别与第一回流止阀和泄压阀连接，泄压阀设置在管路下侧并与测量平台出口接头连接，测量平台出口接头接有10mm管径的软管，经调压、稳压后的测量介质通过测量平台出口接头流出；单动力源封闭控制平台包括封闭平台进口接头、封闭平台出口接头、封闭控制平台支架、封闭系统控制总阀、第一压力表、第二回流止阀、第二压力表和泄压泄水阀；安装有封闭平台进口接头、封闭平台出口接头、封闭系统控制总阀、第一压力表、第二回流止阀、第二压力表和泄压泄水阀的管路放置在封闭控制平台支架上，封闭平台进口接头的一端与外部提供封闭动力源的井下通风管路或供水管路连接，另一端与封闭系统控制总阀连接，第一压力表的两端分别与封闭系统控制总阀和回流止阀连接，用于观测封闭动力源的总压力；第二压力表分别与第二回流止阀和泄压泄水阀连接，泄压泄水阀设置在管路下侧并与封闭平台出口接头连接，封闭平台出口接头接有管径为10mm的软管，经调压、稳压后的封闭动力源通过封闭平台出口接头流出；平台支架包括平台支撑架、支架中轴、管道固定上环、管道固定下环、管道固定合页、管道固定胶片、管道固定螺丝和开孔，平台支撑架由三个宽度为30mm的L型钢架焊接组成三角形结构，平台支撑架的顶段不闭合，起稳定支撑作用，支架中轴为管径30mm的钢管，支架中轴的底部焊接在平台支撑架的底侧L型钢架中间，顶部与管道固定下环连接，管道固定上环和管道固定下环之间通过管道固定合页连接并安装在平台支撑架的顶部，管道固定上环和管道固定下环均由直径为40mm的铁片弯曲而成，能够自由活动，管道固定上环、管道固定下环和管道固定合页一起用于固定单动力源封闭控制平台和单动力源泄漏测量平台的管件部分，使其能够牢固安装在平台支撑架中；管道固定上环和管道固定下环的内侧设有管道固定胶片，管道固定胶片由厚度为10mm的橡胶片构成，用于固定管件；管道固定上环的端部安装有两个管道固定螺丝，与管道固定螺丝同侧的L型钢架上开有开孔，管道固定螺丝和开孔一起用于固定管件；动力源双通道连接装置包括传输通道公头尾部、传输通道公头螺丝接口、传输通道母头接口、传输通道母头和传输通道橡胶垫片，传输通道公头尾部和传输通道公头螺丝接口组合为一体化结构的传输通道公头，传输通道公头螺丝接口为铜制短管，一端接有直径为10mm的软管，另一端直径为12mm并带有螺丝；传输通道母头为铜制短管，一端接有直径为10mm的软管，另一端直径为12mm，传输通道母头接口套在传输通道母头的尾部，其顶部直径为10mm,尾部带有与传输通道公头螺丝接口配套螺丝，传输通道母头和传输通道公头通过传输通道母头接口紧密连接；传输通道橡胶垫片设置在传输通道公头螺丝接口处，使传输通道母头和传输通道公头牢固贴合；单动力双通道围岩采动裂隙探头包括封闭管路接口、测量管路接口、封闭气囊、封闭腔、腔体进入孔、探头总接口、密封管路接口密封件、封闭腔泄漏孔、联通管路、泄漏接口、联通接口、测量段泄漏孔和可拆卸连接杆，管径为60mm的可拆卸连接杆的左右两端分别设有一个封闭腔，封闭腔由管径为75mm的密封钢管组成，每个封闭腔的外侧对称式安装有四个管径为80mm的封闭气囊，封闭气囊采用内衬软布外包软型橡胶套制成，每个封闭期囊内设置四个封闭腔泄漏孔，用于泄漏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单动力源双通道围岩采动裂隙探测系统，其特征在于主体结构包括单动力源封闭控制平台、单动力源泄漏测量平台、平台支架、动力源双通道连接装置、单动力双通道围岩采动裂隙探头五个部分，单动力源封闭控制平台、单动力源泄漏测量平台通过管径为10mm的软管并联后安装在平台支架上，然后通过管径为10mm的软管依次与动力源双通道连接装置和单动力双通道围岩采动裂隙探头串联，其中单动力源泄漏测量平台包括测量平台进口接头、测量平台出口接头、测量控制平台支架、流量测定控制总阀、流量流速表、第一回流止阀、压力表和泄压阀；安装有平台进口接头、流量测定控制总阀、流量流速表、第一回流止阀、压力表、泄压阀和测量平台出口接头的管路放置在测量控制平台支架上；测量平台进口接头的一端与外部提供测量介质源的井下通风管路或供水管路连接，另一端与流量测定控制总阀连接，流量流速表的两端分别与流量测定控制总阀和第一回流止阀连接；压力表分别与第一回流止阀和泄压阀连接，泄压阀设置在管路下侧并与测量平台出口接头连接，测量平台出口接头接有10mm管径的软管；单动力源封闭控制平台包括封闭平台进口接头、封闭平台出口接头、封闭控制平台支架、封闭系统控制总阀、第一压力表、第二回流止阀、第二压力表和泄压泄水阀；安装有封闭平台进口接头、封闭平台出口接头、封闭系统控制总阀、第一压力表、第二回流止阀、第二压力表和泄压泄水阀的管路放置在封闭控制平台支架上，封闭平台进口接头的一端与外部提供封闭动力源的井下通风管路或供水管路连接，另一端与封闭系统控制总阀连接，第一压力表的两端分别与封闭系统控制总阀和回流止阀连接，第二压力表分别与第二回流止阀和泄压泄水阀连接，泄压泄水阀设置在管路下侧并与封闭平台出口接头连接，封闭平台出口接头接有管径为10mm的软管；平台支架包括平台支撑架、支架中轴、管道固定上环、管道固定下环、管道固定合页、管道固定胶片、管道固定螺丝和开孔，平台支撑架由三个宽度为30mm的L型钢架组成三角形结构，平台支撑架的顶段不闭合，支架中轴为管径30mm的钢管，支架中轴的底部焊接在平台支撑架的底侧L型钢架中间，顶部与管道固定下环连接，管道固定上环和管道固定下环之间通过管道固定合页连接并安装在平台支撑架的顶部，管道固定上环和管道固定下环均由直径为40mm的铁片弯曲而成，管道固定上环和管道固定下环的内侧设有管道固定胶片，管道固定胶片由厚度为10mm的橡胶片构成，管道固定上环的端部安装有两个管道固定螺丝，与管道固定螺丝同侧的L型钢架上开有开孔；动力源双通道连接装置包括传输通道公头尾部、传输通道公头螺丝接口、传输通道母头接口、传输通道母头和传输通道橡胶垫片，传输通道公头尾部和传输通道公头螺丝接口组合为一体化结构的传输通道公头，传输通道公头螺丝接口为铜制短管，一端接有直径为10mm的软管，另一端直径为12mm并带有螺丝；传输通道母头的一端接有直径为10mm的软管，另一端直径为12mm，传输通道母头接口套在传输通道母头的尾部，其顶部直径为10mm,尾部带有与传输通道公头螺丝接口配套螺丝，传输通道母头和传输通道公头通过传输通道母头接口紧密连接；传输通道橡胶垫片设置在传输通道公头螺丝接口处；单动力双通道围岩采动裂隙探头包括封闭管路接口、测量管路接口、封闭气囊、封闭腔、腔体进入孔、探头总接口、密封管路接口密封件、封闭腔泄漏孔、联通管路、泄漏接口、联通接口、测量段泄漏孔和可拆卸连接杆，管径为60mm的可拆卸连接杆的左右两端分别设有一个封闭腔，封闭腔由管径为75mm的密封钢管组成，每个封闭腔的外侧对称式安装有四个管径为80mm的封闭气囊，封闭气囊采用内衬软布外包软型橡胶套制成，每个封闭期囊内设置四个封闭腔泄漏孔，右端封闭腔的右侧开有两个腔体进入孔，腔体进入孔处安装有涂有密封胶的密封管路接口密封件，封闭管路接口和测量管路接口分别通过腔体进入孔贯入封闭腔内，封闭管路接口和测量管路接口均为管径10mm的钢制管并分别接入封闭软管和测量软管；右端封闭腔的左侧接有泄漏接口和联通接口，泄漏接口通过联通管路与测量管路接口连通，联通接口与设置在左端封闭腔右侧的联通接口通过联通管路连通，右端封闭腔的右端安装有管径为55mm探头总接口，探头总接口与外部的钻杆连接；可拆卸连接杆的两端外周侧面上均匀开有两组测量段泄漏孔，每组测量段泄漏孔设置四个孔成圈均匀分布于可拆卸连接杆一周。...

【技术特征摘要】
1.一种单动力源双通道围岩采动裂隙探测系统，其特征在于主体结构包括单动力源封闭控制平台、单动力源泄漏测量平台、平台支架、动力源双通道连接装置、单动力双通道围岩采动裂隙探头五个部分，单动力源封闭控制平台、单动力源泄漏测量平台通过管径为10mm的软管并联后安装在平台支架上，然后通过管径为10mm的软管依次与动力源双通道连接装置和单动力双通道围岩采动裂隙探头串联，其中单动力源泄漏测量平台包括测量平台进口接头、测量平台出口接头、测量控制平台支架、流量测定控制总阀、流量流速表、第一回流止阀、压力表和泄压阀；安装有平台进口接头、流量测定控制总阀、流量流速表、第一回流止阀、压力表、泄压阀和测量平台出口接头的管路放置在测量控制平台支架上；测量平台进口接头的一端与外部提供测量介质源的井下通风管路或供水管路连接，另一端与流量测定控制总阀连接，流量流速表的两端分别与流量测定控制总阀和第一回流止阀连接；压力表分别与第一回流止阀和泄压阀连接，泄压阀设置在管路下侧并与测量平台出口接头连接，测量平台出口接头接有10mm管径的软管；单动力源封闭控制平台包括封闭平台进口接头、封闭平台出口接头、封闭控制平台支架、封闭系统控制总阀、第一压力表、第二回流止阀、第二压力表和泄压泄水阀；安装有封闭平台进口接头、封闭平台出口接头、封闭系统控制总阀、第一压力表、第二回流止阀、第二压力表和泄压泄水阀的管路放置在封闭控制平台支架上，封闭平台进口接头的一端与外部提供封闭动力源的井下通风管路或供水管路连接，另一端与封闭系统控制总阀连接，第一压力表的两端分别与封闭系统控制总阀和回流止阀连接，第二压力表分别与第二回流止阀和泄压泄水阀连接，泄压泄水阀设置在管路下侧并与封闭平台出口接头连接，封闭平台出口接头接有管径为10mm的软管；平台支架包括平台支撑架、支架中轴、管道固定上环、管道固定下环、管道固定合页、管道固定胶片、管道固定螺丝和开孔，平台支撑架由三个宽度为30mm的L型钢架组成三角形结构，平台支撑架的顶段不闭合，支架中轴为管径30mm的钢管，支架中轴的底部焊接在平台支撑架的底侧L型钢架中间，顶部与管道固定下环连接，管道固定上环和管道固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛超，肖乐乐，聂文杰，王生全，武忠山，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61