基于电信号的导水裂隙带监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于电信号的导水裂隙带监测系统及方法，通过设置固定导杆控制堵水气囊沿着钻杆上下滑动，实现电解质液在不同位置的排放。平行钻孔钻杆内部设有导线分别连接两块不同活泼程度的金属板，并通过变阻器、万能表等组成反馈系统，当平行钻孔处于导水裂隙带发育区域时，电解质液体将在钻孔A处漏失并沿着水平裂隙流入至钻孔B，当平行钻孔B内金属板受到电解质液作用时，将发生电子的转移并产生电信号反馈到万能表上。所述系统具有经济效应高、操作简便精准的特点，能在不退钻杆的前提下，实现某一导水裂隙带推测发育区的贯通情况测量。况测量。况测量。

【技术实现步骤摘要】
基于电信号的导水裂隙带监测系统及方法


[0001]本专利技术涉及监控系统
，尤其涉及一种基于电信号的导水裂隙带监测系统及方法。

技术介绍

[0002]受开采扰动及构造应力影响，煤层开采过程中往往导致某一区域产生大量采动裂隙，这些裂隙容易形成导水通道并与水源建立联系，从而威胁矿井生产安全，因此，精确监测导水裂隙带发育高度具有重要意义。在实际工程应用中多采用一种双端堵水器结合水压测量表探测导水裂隙带高度，通过使堵水气囊充气贴合壁面，随后对双端堵水器注水测量水压判断导水裂隙带发育高度。但此方法存在一些局限性，首先此监测系统不能达到实时判断导水裂隙带位置的目的，操作过程中需要钻杆边退边测，操作繁琐且可能导致退杆塌孔；其次，当处于导水裂隙带发育不明显区域时，注水失量小，仅依靠水流量判断导水裂隙带发育情况不够精确，注水法成果也只能解释导水裂隙带在垂向上的发育高度，而不能探测其裂隙在水平方向上的贯通情况，缺少裂隙发育区域探测方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是如何提供一种适用范围广，测量结果精准，且可避免频繁退杆导致的塌孔问题的基于电信号的导水裂隙带监测系统。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种基于电信号的导水裂隙带监测系统，其特征在于：包括位于导水裂隙带中的两个平行钻孔A2和钻孔B3，每个所述钻孔内设置有一个钻头和与所述钻头连接的钻杆，位于所述钻孔A2内的第一钻杆的外侧设置有第一双端堵水气囊，所述第一双端堵水气囊之间的第一钻杆上设置有出水孔，所述第一钻杆的外侧设置有第一固定导杆，所述第一固定导杆的上端与所述第一双端堵水气囊连接，用于驱动所述第一双端堵水气囊沿所述第一钻杆的外周上下运动，第一耐气压管的上端与所述第一双端堵水气囊连通，用于向所述第一双端堵水气囊充气；所述第一钻杆内设置有第一耐压输水管，通过所述第一耐压输水管向所述第一双端堵水气囊之间的空间内提供电解质液；
[0005]位于所述钻孔B3内的第二钻杆的外侧设置有第二双端堵水气囊，所述第二双端堵水气囊之间的第二钻杆上设置有若干圈间隔设置的进水孔，所述第二钻杆的外侧设置有第二固定导杆，所述第二固定导杆的上端与所述第二双端堵水气囊连接，用于驱动所述第二双端堵水气囊沿所述第二钻杆的外周上下运动，第二耐气压管的上端与所述第二双端堵水气囊连通，用于为所述第二双端堵水气囊充气；所述第二钻杆内设置有第一封堵，所述第一封堵上固定有第一金属板、第二金属板和清洗喷头，所述第一金属板通过导线与万能表的一个输入端连接，所述万能表的另一个输入端经电位器并通过导线与所述第二金属板连接，所述第一金属板与所述第二金属板的活性不同，当其接触到电解液时，两者之间能够产生电位差。
[0006]进一步的技术方案在于：所述第一钻杆内设置有第二封堵，所述第一耐压输水管穿过所述第二封堵，所述第一耐压输水管通过加压的方式向所述第一双端堵水气囊之间的空间内提供电解质液。
[0007]优选的，所述进水孔设置有五圈，每圈进水孔之间的距离为1m。
[0008]进一步的技术方案在于：所述清洗喷头上连接有第二耐压输水管，用于为所述清洗喷头提供清洗水。
[0009]本专利技术还公开了一种基于电信号的导水裂隙带监测方法，所述方法使用所述的监测系统，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
[0010]步骤S1:在待测导水裂隙带1区域钻设两个平行钻孔A2与钻孔B3；
[0011]步骤S2:测量前，钻孔A2将第一双端堵水气囊4通过第一固定导杆移动到待测位置，通过第一耐压气管对其充气，使之贴合孔壁，避免电解质液流失；
[0012]步骤S3：通过第一耐压水管输送电解质液并由出水孔排入到第一双端堵水气囊与钻孔A2之间的空间内，根据工程实际经验，在0.2MPa注水压力下，导水裂隙发育区域每米孔段每分钟注水量介于6L/min到30L/min之间，可以此为依据判断是否处于导高区域，若注水量高于30L/min，则说明待测位置处于冒落带，若低于6L/min，则说明待测位置高于导水裂隙带高度发育顶端，需要对第一双端堵水气囊放气排液并通过滑片降低待测高度；
[0013]步骤S4:待钻孔A2确定导高后，即可开始裂隙水平发育探测操作，首先，在第二钻杆内装入一块活泼的第一金属板与一块不活泼的第二金属板，分别通过导线连接万能表、变阻器组成完整测试电路；将第二双端堵水气囊分别置于一圈进水孔的两侧位置，若第二双端堵水气囊之间区域被水平裂隙导通，则电解质液会从钻孔A2处出水位置流入第二双端堵水气囊之间，并通过第二双端堵水气囊之间的进水孔流入到钻杆内，通过第一封堵将电解质液截留，电解质液与第一封堵上的第一金属板和第二金属板接触，在电解质液的作用下，两块金属板出现电子间的转移，此时该区域等效于一块原电池，产生电流并沿导线反馈到万能表上；
[0014]步骤S5：一次测量结束后，若无电流产生，则说明此处无水平裂隙导通，由于裂隙在标高较低位置发育更为密集，移动第二双端堵水气囊位置，并观察一段时间，当测得一次有效电流值后，使用清洗喷头用水流冲洗金属板表面残余电解质液并排出，为下一次测量做好准备。
[0015]假设某次测量测得有效电流值，即可认为与出水孔相对应的钻孔A2处的裂隙水平发育至与第二双端堵水气囊相对应的钻孔B3区域；
[0016]S6：通过第一固定导杆调节钻孔A内第一双端堵水气囊到下一个待测位置，并重复上述步骤，即可完成导水裂隙带发育区域探测。
[0017]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：通过设置可滑动改变位置的双端堵水气囊，避免了传统方法使用时需要边退钻杆边测的繁琐流程，也避免了实际工程中退钻杆容易导致塌孔的问题；在孔B流量较小的情况下，此方案也能较敏感的产生反馈电信号；通过设置出水喷头冲刷上孔内残留电解质液保证了反复测量结果的准确性，也延长了设备使用寿命。
附图说明
[0018]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0019]图1是本专利技术实施例所述系统的结构示意图；
[0020]图2是本专利技术实施例所述系统中第二钻杆的部分结构示意图；
[0021]其中：1、导水裂隙带；2、钻孔A；3、钻孔B；4、第一双端堵水气囊；5、出水孔；6、第一固定导杆；7、第一耐气压管；8、第一耐压输水管；9、第二双端堵水气囊；10、进水孔；11、第二耐气压管；12、第一封堵；13、第一金属板；14、第二金属板；15、清洗喷头；16、导线；17、万能表；18、电位器；19、第二耐压输水管。
具体实施方式
[0022]下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电信号的导水裂隙带监测系统，其特征在于：包括位于导水裂隙带(1)中的两个平行钻孔A(2)和钻孔B(3)，每个所述钻孔内设置有一个钻头和与所述钻头连接的钻杆，位于所述钻孔A(2)内的第一钻杆的外侧设置有第一双端堵水气囊(4)，所述第一双端堵水气囊(4)之间的第一钻杆上设置有出水孔(5)，所述第一钻杆的外侧设置有第一固定导杆(6)，所述第一固定导杆(6)的上端与所述第一双端堵水气囊(4)连接，用于驱动所述第一双端堵水气囊(4)沿所述第一钻杆的外周上下运动，第一耐气压管(7)的上端与所述第一双端堵水气囊(4)连通，用于向所述第一双端堵水气囊(4)充气；所述第一钻杆内设置有第一耐压输水管(8)，通过所述第一耐压输水管(8)向所述第一双端堵水气囊(4)之间的空间内提供电解质液；位于所述钻孔B(3)内的第二钻杆的外侧设置有第二双端堵水气囊(9)，所述第二双端堵水气囊(9)之间的第二钻杆上设置有若干圈间隔设置的进水孔(10)，所述第二钻杆的外侧设置有第二固定导杆，所述第二固定导杆的上端与所述第二双端堵水气囊(9)连接，用于驱动所述第二双端堵水气囊(9)沿所述第二钻杆的外周上下运动，第二耐气压管(11)的上端与所述第二双端堵水气囊(9)连通，用于为所述第二双端堵水气囊(9)充气；所述第二钻杆内设置有第一封堵(12)，所述第一封堵(12)上固定有第一金属板(13)、第二金属板(14)和清洗喷头(15)，所述第一金属板(13)通过导线(16)与万能表(17)的一个输入端连接，所述万能表(17)的另一个输入端经电位器(18)并通过导线(16)与所述第二金属板(14)连接，所述第一金属板(13)与所述第二金属板(14)的活性不同，当其接触到电解液时，两者之间能够产生电位差。2.如权利要求1所述的基于电信号的导水裂隙带监测系统，其特征在于：所述第一钻杆内设置有第二封堵，所述第一耐压输水管(8)穿过所述第二封堵，所述第一耐压输水管(8)通过加压的方式向所述第一双端堵水气囊(4)之间的空间内提供电解质液。3.如权利要求1所述的基于电信号的导水裂隙带监测系统，其特征在于：所述进水孔(10)设置有五圈，每圈进水孔(10)之间的距离为1m。4.如权利要求1所述的基于电信号的导水裂隙带监测系统，其特征在于：所述清洗喷头(15)上连接有第二耐压输水管(19)，用于为所述清洗喷头(15)提供清洗水。5.一种基于电信号的导水...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑禄林，胥进，兰红，赵春，王正，邱青，李法良，黎波，赵禹，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：