一种基于覆岩导水裂隙带探测的钻孔单回路压水控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于覆岩导水裂隙带探测的钻孔单回路压水控制系统，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和测量效率低问题。其主要包括测试探头、钻机、钻杆、控制操作台；所述测试探头主要前部封堵器、中部封堵器、尾部封堵器、转换节和连通管等，所述封堵器包括漏水管、连接在漏水管两端的接头和橡胶囊，所述橡胶囊包绕在漏水管外围，与漏水管之间形成一封堵空腔，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和测试流程，实现测漏封堵一体化，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】
一种基于覆岩导水裂隙带探测的钻孔单回路压水控制系统
本技术属于岩体裂隙破坏范围测定
，具体涉及基于覆岩导水裂隙带探测的钻孔单回路压水控制系统。
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“双端测漏装置”，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基于覆岩导水裂隙带探测的钻孔单回路压水控制系统。其技术解决方案包括：一种基于覆岩导水裂隙带探测的钻孔单回路压水控制系统，主要包括测试探头、控制操作台、钻机、钻杆；所述测试探头主要前部封堵器、中部封堵器、尾部封堵器、转换节和连通管等，所述封堵器包括漏水管、连接在漏水管两端的接头和橡胶囊，所述橡胶囊包绕在漏水管外围，与漏水管之间形成一封堵空腔，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。所述钻机通过钻杆与测试探头相连接，用以接长和推进测试探头至指定区域，所述钻杆为空心杆，呈螺纹连接，可拆卸，其内部可输送高压水源。所述控制操作台主要包括放水开关、流量表、机械压力表、总控开关和电子压力表，所述控制操作台通过高压软管与钻机连接，负责向测试探头提供指定压力的外界水源。所述前部封堵器由接头一、漏水管、接头二和橡胶囊组成，所述接头一和接头二与漏水管呈螺纹连接，所述橡胶囊包绕在漏水管外部，通过紧固圈固定在接头一和接头二的外部，与漏水管间形成封堵空腔。所述接头一外端螺纹连接一引导头，所述引导头起导向作用，用以引导测试探头在钻孔中平顺滑动。所述中部封堵器由接头二、漏水管、接头三和橡胶囊组成，所述橡胶囊通过紧固圈固定在所述接头二和接头三的外部。所述尾部封堵器由两个接头三、漏水管和橡胶囊组成，所述橡胶囊通过紧固圈固定在两个接头三之间。所述接头三外部螺纹连接一个圆形挡板，所述圆形挡板直径较橡胶囊直径略大，可以阻止橡胶囊脱落。所述圆心挡板呈螺纹连接，可拆卸，便于与更换橡胶囊。所述前部封堵器、中部封堵器和尾部封堵器与钻孔之间分别形成一个一号注水空腔和一个二号注水空腔。所述前部封堵器和中部封堵器左边各螺纹连接一个转换节，所述转换节主要由基体、控位球、控位弹簧、调节螺丝等组成。所述基体左右端面有一个中心通孔和四个周边通孔，所述四个周边通孔对称分布于中心通孔周围。所述中心通孔中间部位孔径略大、两端部位孔径略小，所述每个周边通孔侧壁外端对应开有一个侧漏孔。所述周边通孔内依次安装有控位球、控位弹簧和调节螺丝，所述周边通孔左侧内壁设置螺纹，可与调节螺丝相配合，使调节螺丝在周边通孔内旋转，压缩控位弹簧，以控制控位球的开启压力。所述调节螺丝侧壁开有一六角通孔，便于旋转螺丝和反馈一号注水空腔或二号注水空腔水压于所述控位球左端面。所述控位球直径略大于周边通孔直径。所述基体内开有一通水孔，可使中心通孔与周边通孔相连通。当外界水源经过通水孔推动控位球向左移动时，控位球脱离通水孔，至到达侧漏孔左侧时，使通水孔、周边通孔和侧漏孔三者连通，外界水源进入一号注水空腔或二号注水空腔内。所述转换节工作原理：(1)当控位球满足P左S+kx≤P右S时，则控位球与通水孔脱离接触，向左移动侧漏孔左侧时，则通水孔与侧漏孔相连通，外界水源经由通水孔、周边通孔、侧漏孔进入一号注水空腔或二号注水空腔内，进行钻孔充水；(2)当控位球满足P左S+kx≥P右S时，则控位球向右移动至密封通水孔，则通水孔与侧漏孔隔绝，停止向一号注水空腔或二号注水空腔供水；其中，P左为一号或二号注水空腔观测水源压力；P右为连通管内供给水源压力，S为控位球直径断面面积，k为控位弹簧的弹性系数，x为压缩量。所述放水开关负责将将测试探头内压力水释放，使橡胶囊与钻孔脱离接触，便于钻机推进测试探头沿钻孔行进。所述总控开关负责外界水源的停供，所述流量表负责检测外界水源向测试探头输入实时水量，所述机械压力表和电子压力表相互对比检验，若大致相当，则表明压力有效。基于覆岩导水裂隙带探测的钻孔单回路压水控制系统及观测方法的观测方法，具体为：(1)施工钻孔：按照施工要素，利用钻机在待测岩体区域施工不同方位和倾角a的钻孔3～5个，钻孔直径为89mm，长度为70m左右，并清理钻孔内的碎屑。(2)安装设备：安装测试探头各部件，并依次连接钻机、钻杆、高压软管及控制操作台，然后利用钻机将测试探头移送至钻孔的初始位置。(3)密封检验：关闭控制操作台的放水开关，打开总控开关，向测试探头提供检测水压，对橡胶囊进行封堵密封性检验，若无明显漏水现象，则进行下一步操作，否则返回第二步操作，检查各部件的连接及安装情况，然后进行第三步操作，直至合格为止。(4)进行压水试验：密封检验合格后，进行压水试验，使测试探头处于初始位置，重新关闭控制操作台上的放水开关并打开总控开关，向测试探头提供高压水源，经连通管、漏水管进入封堵空腔，起胀前部封堵器、中部封堵器和尾部封堵器的橡胶囊，分别与钻孔形成一号注水空腔和二号注水空腔，调节外界水源压力逐渐升高至1.5MPa，此时仅一号注水空腔压力的转换节开启，向一号注水空腔内注水，待流量表示数稳定后，记录此时稳定时流量表的示数Qi1，继续升高外界水源压力至2MPa，使一号注水空腔和二号注水空腔的转换节同时开启，待流量表示数稳定后，记录此时稳定时流量表的示数Qi2，则二号注水空腔的流水量为Qi2-Qi1，并记录对应探测距离Li1和Li2。(5)卸压推进：关闭总控开关，打开放水开关，释放封堵空腔压力，待橡胶囊与钻孔脱离接触后，关闭放水开关，取新钻杆接长测试探头，利用钻机将测试探头推进至下一探测区域，重复第四步操作，直至测完钻孔全长为止。(6)计算分析：根据钻孔长度及对应观测孔段的漏水量，分别绘制不同钻孔内流量分布图，分析钻孔长度范围内不同位置的裂隙发育特征和渗透特性，进一步结合不同方位的钻孔倾角a和累计连续漏水段长度(即漏水量突变零点)Ln1+Ln2(n＝1+2+....+k),计算得到不同空间范围岩体的破坏范围。本技术所带来的有益技术效果：(1)本技术提出了基于覆岩导水裂隙带探测的钻孔单回路压水控制系统及观测方法，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，提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于覆岩导水裂隙带探测的钻孔单回路压水控制系统，其特征在于：包括测试探头、控制操作台、钻机、钻杆；所述测试探头包括前部封堵器、中部封堵器、尾部封堵器、转换节和连通管，封堵器包括漏水管、连接在漏水管两端的接头和橡胶囊，所述橡胶囊包绕在漏水管外围，与漏水管之间形成一封堵空腔，外界水源注入所述封堵空腔后起胀橡胶囊，与钻孔形成注水空腔；所述前部封堵器和中部封堵器左边各螺纹连接一个转换节，所述转换节主要由基体、控位球、控位弹簧、调节螺丝组成；所述基体内开有一通水孔，通水孔连通中心通孔与周边通孔；外界水源经过通水孔推动控位球向左移动时，控位球脱离通水孔到达侧漏孔左侧，使通水孔、周边通孔和侧漏孔三者连通，外界水源进入一号注水空腔或二号注水空腔内；/n所述周边通孔内依次安装有控位球、控位弹簧和调节螺丝，所述周边通孔左侧内壁设置螺纹，可与调节螺丝相配合，使调节螺丝在周边通孔内旋转，压缩控位弹簧，以控制控位球的开启压力；所述控位球直径大于周边通孔直径；/n所述调节螺丝侧壁开有一六角通孔，一号注水空腔或二号注水空腔的水压反馈于所述控位球左端面。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于覆岩导水裂隙带探测的钻孔单回路压水控制系统，其特征在于：包括测试探头、控制操作台、钻机、钻杆；所述测试探头包括前部封堵器、中部封堵器、尾部封堵器、转换节和连通管，封堵器包括漏水管、连接在漏水管两端的接头和橡胶囊，所述橡胶囊包绕在漏水管外围，与漏水管之间形成一封堵空腔，外界水源注入所述封堵空腔后起胀橡胶囊，与钻孔形成注水空腔；所述前部封堵器和中部封堵器左边各螺纹连接一个转换节，所述转换节主要由基体、控位球、控位弹簧、调节螺丝组成；所述基体内开有一通水孔，通水孔连...

【专利技术属性】
技术研发人员：金晶，王建宁，
申请(专利权)人：山东省蓬渤安全环保服务有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37