煤层顶板上方承压水层测试及注浆加固系统技术方案

煤层顶板上方承压水层测试及注浆加固系统，包括钻进注浆加固装置和渗水检测装置，钻进注浆加固装置依次钻穿地表层、承压水层和煤层顶板，钻进注浆加固装置的顶部转动连接有注浆管，注浆管的进口端通过快接插头分别与地面上的浆液箱出口端和钻井液箱出口端可拆卸连接，注浆管上设置有注浆泵，钻进注浆加固装置上设置有清洗组价，清洗组件通过清洗水供水管与地面上的清洗水水箱连接，清洗水供水管上设置有清洗水水泵和水阀，渗水检测装置安装在钻进注浆加固装置上，渗水检测装置的外圆与钻井井壁贴合接触。本发明专利技术能够检测煤层顶板是否存在裂隙，并对煤层顶板裂隙处注浆加固，具备清洗功能，实用性高。

【技术实现步骤摘要】
煤层顶板上方承压水层测试及注浆加固系统
本专利技术涉及煤层开采
，具体的说，涉及一种煤层顶板上方承压水层测试及注浆加固系统。
技术介绍
煤炭是世界上储量最多、分布最广的常规能源，也是最廉价的能源，同时也是重要的战略资源，广泛的应用于钢铁、电力、化工等工业生产及居民生活领域，在世界一次能源消费量中占25％。近年来我国国民经济持续快速发展，电力、冶金、建材、化工等行业的高速发展导致了对煤炭需求的大幅度增加，消费逐年递增。而我国煤炭探明可采储量应在2000亿吨以上，资源量可达3万亿吨。其中，无烟煤和烟煤5094.91亿吨，次烟煤和褐煤4747.20亿吨。在目前和未来很长的一段时间内，煤炭还是我们生产生活中必不可少的能源之一，煤炭的供应也关系到我国的工业乃至整个社会方方面面的发展的稳定，因此必要对煤炭资源的开采技术与装备进行深入的研究。煤炭资源开采过程是包含区段或采煤条带内的巷道布置方式和回采工艺及其相互配合的复杂过程。开采过程中地质构造、煤层埋深、煤层赋存状况、煤层厚度及硬度、煤层结构、顶底板条件、煤质条件及矿井生产能力等因素对开采效率均有影响。其中，在煤层工作面的上层存在承压水层，由于地质变动和裂隙的存在，承压水易通过断层断裂面造成工作面漏顶严重，以致煤炭开采无法进行，因此开展对煤层顶板的断裂区域和缝隙加固工作是保障煤炭开采的重要手段。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种煤层顶板上方承压水层测试及注浆加固系统，本专利技术能够检测煤层顶板是否存在裂隙，并对煤层顶板裂隙处注浆加固，具备清洗功能，实用性高。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：煤层顶板上方承压水层测试及注浆加固系统，包括钻进注浆加固装置和渗水检测装置，钻进注浆加固装置依次钻穿地表层、承压水层和煤层顶板，钻进注浆加固装置的顶部转动连接有注浆管，注浆管的进口端通过快接插头分别与地面上的浆液箱出口端和钻井液箱出口端可拆卸连接，注浆管上设置有注浆泵，钻进注浆加固装置上设置有清洗组价，清洗组件通过清洗水供水管与地面上的清洗水水箱连接，清洗水供水管上设置有清洗水水泵和水阀，渗水检测装置安装在钻进注浆加固装置上，渗水检测装置的外圆与钻井井壁贴合接触。钻进注浆加固装置包括钻头、钻铤和若干根中空钻杆，钻头、钻铤和各根中空钻杆同中心竖向设置且由下至上依次连接，钻铤中部沿轴向由上至下依次开设有第一注入孔、阀腔和钻井液喷射孔，第一注入孔、阀腔和钻井液喷射孔均上下通透，第一注入孔为上大下小的台阶孔，第一注入孔的上端与最下侧的第一根中空钻杆的中心孔下端对接，第一注入孔的下端与阀腔的上端连通，阀腔的下端与钻井液喷射孔的上端连通，钻井液喷射孔的下端与钻头的中心孔上端对接，阀腔的内径大于第一注入孔的下侧小孔内径，阀腔的内圆上侧部沿圆周方向开设有注浆槽，阀腔的内圆下侧部沿圆周方向开设有钻井液注入槽，阀腔的上端部为上小下大的圆锥孔结构，阀腔的下端部为上大下小的圆锥孔结构，阀腔内匹配滑动设置有阀体，阀体为中空圆柱结构，阀体的上端部为与阀腔的上端部圆锥孔结构相适配的圆台结构，阀体的下端部为与阀腔的下端部圆锥孔结构相适配的圆台结构，阀体的顶部开设有与阀体内部连通的进液口，阀体的上端部圆台外圆上开设有若干个圆周阵列设置注浆孔，阀体的下侧部外圆上开设有若干个圆周阵列设置第二注入孔，各个第二注入孔与钻井液注入槽在径向上对应，钻井液喷射孔为上大下小的台阶孔，钻井液喷射孔的上部大孔中设置有第一压缩弹簧，第一压缩弹簧的底部顶压在钻井液喷射孔的上部孔底部台阶面上，第一压缩弹簧的顶部伸入到阀腔下端部且顶压套在阀体的下端部外圆上，阀体的下端部与阀腔的下端部之间具有间隙，钻铤的中部上侧上下间隔开设有三组注浆液喷射孔组，每组注浆液喷射孔组均包括若干个圆周阵列设置的注浆喷射孔，注浆喷射孔的长度方向沿钻铤的径向设置且内外通透，注浆喷射孔的内端与注浆槽底部连通，注浆喷射孔的外端与钻铤外部连通，钻铤的中部下侧沿径向开设有左侧敞口的清洗水注入盲孔，清洗水注入盲孔的中部与钻井液喷射孔连通，清洗水注入盲孔的右侧部设置有第二压缩弹簧，清洗水注入盲孔的左侧部安装有直线轴承，直线轴承内滑动安装有柱塞，柱塞的右端穿过直线轴承并与第二压缩弹簧的左端顶压接触，第二压缩弹簧的右端顶压在清洗水注入盲孔的内右侧底面，柱塞的右侧部开设有上下通透且与钻井液喷射孔对应的导流孔，柱塞的左侧部开设有L型流道，L型流道包括水平段和竖直段，L型流道的水平段右端与竖直段下端连接，L型流道的水平段左端位于柱塞的左端面中部，L型流道的竖直段上端位于柱塞的上侧面中部左侧，钻铤的外部上侧和下侧均固定套装设置有稳定器，各根中空钻杆通过公头母头螺纹连接的方式组装成一整根长钻杆，最上侧的中空钻杆的顶部与注浆管的出口端转动连接。清洗组价包括清洗水圆筒，清洗水圆筒固定套装在第一根中空钻杆的外部，清洗水圆筒的内圆与中空钻杆的外圆之间形成清洗水环腔，清洗水圆筒的左侧上侧部设置有清洗水进管，清洗水进管上安装有压力控制阀，清洗水圆筒由底部敞口的清洗水管壳和顶部敞口的管帽组成，清洗水管壳的顶部固定套装在中空钻杆的上端外圆上，管帽固定套装在中空钻杆的下端外圆上，清洗水管壳的底部外圆和管帽的顶部外圆均一体成型有水平环形板，两块水平环形板外边沿之间固定连接有环形气囊，管帽的底部固定安装有竖向设置的清洗水连接管，清洗水连接管的上端与清洗水环腔连通，清洗水连接管的下端固定连接在清洗水注入盲孔的左端口中，清洗水进管通过清洗水供水管与地面上的清洗水水箱连接。渗水检测装置安装在第一根中空钻杆上侧的第二根中空钻杆的外圆上，渗水检测装置设置有两个，两个渗水检测装置的结构相同且径向左右对称设置在第二根中空钻杆外部，右侧的渗水检测装置包括呈半圆环盘结构的架体，架体的中部为中空结构，架体的左侧板为上侧、下侧和左侧均敞口的抱箍结构，架体的左侧板前侧部和后侧部均为沿前后方向设置的竖直板，架体的左侧板中部为母线竖向设置的圆弧板，架体的左侧板前侧部和后侧部上均开设有若干个左右通透的紧固通孔，架体的左侧板左侧面对应与第二根中空钻杆的外圆右侧部贴合接触，架体的左侧板中部固定安装有位于架体内部的两根水平管柱，两根水平管柱上下并排设置且均沿架体的径向设置，两根水平管柱内均由左至右依次安装有第一超声波传感器、第三压缩弹簧和压片，压片固定设置在水平管柱的右端，第三压缩弹簧顶压在第一超声波传感器和压片之间，第一超声波传感器的左侧部顶压接触在第二根中空钻杆的外圆右侧部，架体的下侧板和上侧板之间固定安装有位于架体内部的Z字型折流导管，Z字型折流导管由两段竖直管和一段水平管组成，两段竖直管前后并排设置，水平管沿前后方向设置，前侧的竖直管下端固定连接在架体的下侧板上，前侧的竖直管上端与水平管的前端固定连接，水平管的后端与后侧的竖直管下端固定连接，后侧的竖直管上端固定连接在架体的上侧板上，架体的左侧板中部前侧和后侧均固定连接有一块沿左右方向竖向设置的支撑板，前侧的支撑板位于Z字型折流导管的前侧且与水平管同高，后侧的支撑板位于Z字型折流导管的后侧且与水平管同高，前侧的支撑板的右侧部和后侧的支撑板的右侧部均与水平管前后对应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.煤层顶板上方承压水层测试及注浆加固系统，其特征在于：包括钻进注浆加固装置和渗水检测装置，钻进注浆加固装置依次钻穿地表层、承压水层和煤层顶板，钻进注浆加固装置的顶部转动连接有注浆管，注浆管的进口端通过快接插头分别与地面上的浆液箱出口端和钻井液箱出口端可拆卸连接，注浆管上设置有注浆泵，钻进注浆加固装置上设置有清洗组价，清洗组件通过清洗水供水管与地面上的清洗水水箱连接，清洗水供水管上设置有清洗水水泵和水阀，渗水检测装置安装在钻进注浆加固装置上，渗水检测装置的外圆与钻井井壁贴合接触。/n

【技术特征摘要】
1.煤层顶板上方承压水层测试及注浆加固系统，其特征在于：包括钻进注浆加固装置和渗水检测装置，钻进注浆加固装置依次钻穿地表层、承压水层和煤层顶板，钻进注浆加固装置的顶部转动连接有注浆管，注浆管的进口端通过快接插头分别与地面上的浆液箱出口端和钻井液箱出口端可拆卸连接，注浆管上设置有注浆泵，钻进注浆加固装置上设置有清洗组价，清洗组件通过清洗水供水管与地面上的清洗水水箱连接，清洗水供水管上设置有清洗水水泵和水阀，渗水检测装置安装在钻进注浆加固装置上，渗水检测装置的外圆与钻井井壁贴合接触。


2.根据权利要求1所述的煤层顶板上方承压水层测试及注浆加固系统，其特征在于：钻进注浆加固装置包括钻头、钻铤和若干根中空钻杆，钻头、钻铤和各根中空钻杆同中心竖向设置且由下至上依次连接，钻铤中部沿轴向由上至下依次开设有第一注入孔、阀腔和钻井液喷射孔，第一注入孔、阀腔和钻井液喷射孔均上下通透，第一注入孔为上大下小的台阶孔，第一注入孔的上端与最下侧的第一根中空钻杆的中心孔下端对接，第一注入孔的下端与阀腔的上端连通，阀腔的下端与钻井液喷射孔的上端连通，钻井液喷射孔的下端与钻头的中心孔上端对接，阀腔的内径大于第一注入孔的下侧小孔内径，阀腔的内圆上侧部沿圆周方向开设有注浆槽，阀腔的内圆下侧部沿圆周方向开设有钻井液注入槽，阀腔的上端部为上小下大的圆锥孔结构，阀腔的下端部为上大下小的圆锥孔结构，阀腔内匹配滑动设置有阀体，阀体为中空圆柱结构，阀体的上端部为与阀腔的上端部圆锥孔结构相适配的圆台结构，阀体的下端部为与阀腔的下端部圆锥孔结构相适配的圆台结构，阀体的顶部开设有与阀体内部连通的进液口，阀体的上端部圆台外圆上开设有若干个圆周阵列设置注浆孔，阀体的下侧部外圆上开设有若干个圆周阵列设置第二注入孔，各个第二注入孔与钻井液注入槽在径向上对应，钻井液喷射孔为上大下小的台阶孔，钻井液喷射孔的上部大孔中设置有第一压缩弹簧，第一压缩弹簧的底部顶压在钻井液喷射孔的上部孔底部台阶面上，第一压缩弹簧的顶部伸入到阀腔下端部且顶压套在阀体的下端部外圆上，阀体的下端部与阀腔的下端部之间具有间隙，钻铤的中部上侧上下间隔开设有三组注浆液喷射孔组，每组注浆液喷射孔组均包括若干个圆周阵列设置的注浆喷射孔，注浆喷射孔的长度方向沿钻铤的径向设置且内外通透，注浆喷射孔的内端与注浆槽底部连通，注浆喷射孔的外端与钻铤外部连通，钻铤的中部下侧沿径向开设有左侧敞口的清洗水注入盲孔，清洗水注入盲孔的中部与钻井液喷射孔连通，清洗水注入盲孔的右侧部设置有第二压缩弹簧，清洗水注入盲孔的左侧部安装有直线轴承，直线轴承内滑动安装有柱塞，柱塞的右端穿过直线轴承并与第二压缩弹簧的左端顶压接触，第二压缩弹簧的右端顶压在清洗水注入盲孔的内右侧底面，柱塞的右侧部开设有上下通透且与钻井液喷射孔对应的导流孔，柱塞的左侧部开设有L型流道，L型流道包括水平段和竖直段，L型流道的水平段右端与竖直段下端连接，L型流道的水平段左端位于柱塞的左端面中部，L型流道的竖直段上端位于柱塞的上侧面中部左侧，钻铤的外部上侧和下侧均固定套装设置有稳定器，各根中空钻杆通过公头母头螺纹连接的方式组装成一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彪，黄辅强，孙红波，肖明国，王越，顾玉明，阴慧胜，历彦福，池斌，
申请(专利权)人：北京大地高科地质勘查有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11