鑽孔雙端封堵測漏裝置的製作方法

2023-09-23 19:12:05 1

專利名稱：鑽孔雙端封堵測漏裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種採用鑽孔分段注水或充氣測漏技術測定巖體內部裂隙發育狀況和巖體工程圍巖破壞深度、範圍時使用的鑽孔雙端封堵測漏裝置，屬於巖體工程測試裝置。
本申請之前還沒有一種不但能在下斜俯孔，尤其能在上斜仰孔中進行分段封隔注水或充氣，連續觀測每個深度上巖體滲漏情況的簡便機械裝置。
本申請者在1979年曾制出一種普通膠囊式單端堵孔注水裝置。成功地解決了上斜孔聲波測量時的孔內充水問題。這種裝置的結構如圖一所示，由一個單層膠管(1.1)套置在帶孔洞的硬質管狀骨架(1.2)上，兩端復套傘狀保護套(1.3)並以緊扎件(1.4)紮緊構成囊腔，一端為進水口，另一端是一個由壓簧(1.5)、凹塊(1.6)、鋼球(1.7)和調壓螺母(1.8)組成的可調式單向出水閥門。通過調壓螺母(1.8)調節壓簧(1.5)，使閥門的開啟壓力大於膠管(1.1)膨脹成囊時的充水壓力。當將該裝置送入仰斜鑽孔內並供水加壓時，水壓首先使膠管(1.1)鼓脹成囊，堵住鑽孔；然後頂開閥門並通過管壁孔洞向上部孔段內注水，當水面淹沒固定在裝置上端的聲波探管(1.9)時，即可進行聲波測量。這種裝置只適合對上斜孔堵孔和少量充水，水柱上不封頂，孔內靜水壓力很小，注水流量與孔壁滲漏大小無關。只有當整個被堵鑽孔充滿水後，注水流量與孔壁滲漏達到平衡時，才能根據注水流量大小測定孔壁漏失流量，以確定孔壁裂隙情況。如果用這種裝置來進行鑽孔分段注水測漏，則必須在各個深度上堵孔後將鑽孔注滿水，測取整個被堵孔段的總漏失量，然後通過差值計算得出相鄰兩個堵孔位置(深度)之間孔段的漏失流量。因注水量和水壓較大，工效太低，而且囊體強度和閥門結構均不適應此種用途。
本實用新型的目的在於提供一種不但能在任意仰、俯傾角的巖體鑽孔內堵孔充水，進行聲波測量，而且能在孔內分段封隔注水或充氣測漏，直接測取各深度上封隔孔段漏失流量的簡便機械裝置，以確定巖體內部裂隙發育狀況和巖體工程圍巖破壞深度。
本實用新型採用雙端堵孔方案並設計了新的囊體和閥門結構，製成了水、氣兩用的鑽孔雙端封堵測漏裝置。它能對任何仰、俯傾角的鑽孔進行分段封隔注水或充氣，準確可靠地直接測取各深度封隔段內巖體漏失流量，以最少的工程費用和較簡單的輔助設備快速確定巖體的破壞情況。
本實用新型的整體結構如圖二所示，它由中間導管(2.1)連接兩端兩個堵孔注水(充氣)器(2.2)而成。堵孔注水(充氣)器(2.2)的結構如圖三所示，它由骨架(3.2)、堵孔膠管(3.3)、閥門膠環(3.4)、緊扎件(3.5)、支撐環(3.6)和堵頭螺母(3.7)構成。骨架(3.2)是由硬質材料製成的管狀腔體，堵孔部位四周帶有孔洞，注水(充氣)部位四周帶有閥門孔眼。堵孔膠管(3.3)是一個三層結構的組合膠管，套置在骨架(3.2)的堵孔部位上，兩端以緊扎件(3.5)紮緊至水(氣)密封狀態，充水(氣)後能膨脹而成球囊，用於封堵鑽孔。三層結構的作用在於(1)內層為薄層膠胎，充水(氣)後膨脹；(2)中層為鬆緊布套，起限位作用，使內層膠胎膨脹到一定程度後即受約束，以免超限破裂；(3)外層為厚層膠管，膨脹後與鑽孔孔壁接觸封孔並保護內部兩層不受磨損。閥門膠環(3.4)緊套在骨架(3.2)的閥門孔眼上，一端以緊扎件(3.5)紮緊，形成一個類似車胎氣門芯式的單向閥門。閥門膠環(3.4)的緊束力要使閥門的開、關壓力閾值大於堵孔膠管(3.3)起脹時的充水(氣)壓力，以保證充水(氣)升壓後堵孔膠管(3.3)首先膨脹封孔，然後水(氣)壓繼續升高到大於閥門的開啟壓力閾值時才能頂開閥門向封堵孔段注水(氣)。一旦封堵孔段注滿水(氣)並因漏失微弱而使孔段水(氣)壓升高時，這一壓力將反作用於閥門膠環(3.4)，加大其緊束力，從而減小注水(氣)流量，直到達到孔段內注、失平衡，使封堵孔段內的水(氣)壓力始終小於堵孔膠管(3.3)膨脹成囊後的囊內水(氣)壓力，且其差值大於起脹時的充水(氣)壓力，保證囊體不被擠壓變形，保持封堵效果。由硬質材料(硬塑料、膠木、金屬等)製成的支撐環(3.6)通過絲扣固定在堵孔膠管(3.3)的兩端，當裝置在鑽孔中推拉移動時，它與孔壁接觸滑動，起支撐與保護堵孔膠管(3.3)的作用。骨架(3.2)的兩端與導管(3.1)水(氣)密封聯接，外端用堵頭螺母(3.7)加橡皮墊圈擰緊堵死。圖二中導管(2.1)另一端的一個堵孔注水(充氣)器(2.2)的外端頭，通過一個專用接頭與推桿和一根內徑8－10mm的高壓膠管連接並與孔外輔助設備——手動壓力泵、流量儀表、洩放閥門、壓力表等組成現場觀測系統。
進行觀測時，用多根推桿逐根連接將鑽孔雙端封堵測漏裝置推至孔內待測深度，啟動手泵向孔內裝置壓水(或壓氣)，兩個堵孔膠管(3.3)首先膨脹成囊，將待測孔段上下雙端封堵，然後開啟閥門向封堵孔段注水(或充氣)，待水(氣)充滿封堵孔段、流量穩定後(此時注進孔段的流量與從孔壁裂隙漏失的流量達到平衡)，即可通過流量儀表測出注水(充氣)流量，它即是封堵孔段的漏失流量，可以藉此判斷孔壁裂隙情況。觀測完畢，打開洩放閥門，水(氣)壓迅速下降，堵孔膠囊收縮，封堵孔段內的水(氣)洩出，便可將孔內裝置推移到下一個孔段，關上洩放閥門，再次進行上述步驟的觀測。
本實用新型的優點是(1)結構簡單，容易製做，造價低廉；(2)通用性臺。用於充囊和測漏的流體介質可用水，也可用空氣，只是更換一下孔外輔助配套設備和測量儀表即可。採用充氣法可省去水源並進一步減輕觀測時的支撐重量。裝置可拆卸改為單端堵孔注水裝置，用於上斜孔聲波測量；(3)設計新穎。膠囊具有三層結構，有限位功能，強度大；採用氣門芯式閥門，單向性能好，保證了封堵效果。
權利要求1.一種採用鑽孔分段注水或充氣測漏技術測定體裂隙發育和圍巖破壞情況時使用的鑽孔雙端封堵測漏裝置，其特徵是由中間導管(2.1)連接兩端兩個堵孔注水(充氣)器(2.2)構成其整體結構。
2.按照權利要求1所述的鑽孔雙端封堵測漏裝置，其堵孔注水(充氣)器(2.2)的堵孔機構系由堵孔膠管(3.3)套置在帶有孔洞的硬質材料管狀骨架(3.2)上，兩端以緊扎件(3.5)紮緊而成的囊腔。其特徵在於堵孔膠管(3.3)是一個三層結構的組合膠管，內層是薄層膠胎，起充水(氣)鼓脹作用；中層為鬆緊布套，起限位作用，約束內層膠胎的最大膨脹限度，以防超限破裂；外層為厚層膠管，膨脹時與孔壁接觸堵孔並保護內部兩層不受磨損。
3.按照權利要求1所述的鑽孔雙端封堵測漏裝置，其特徵在於堵孔注水(充氣)器(2.2)的注水(充氣)機構是由閥門膠環(3.4)緊套在骨架(3.2)的閥門孔限上並在一端以緊扎件(3.5)紮緊而成的類似車胎氣門芯式的單向閥門，閥門膠環(3.4)的緊束力要使單向閥門的開、關壓力閥值大於堵孔膠管(3.3)起脹時的充水(氣)壓力，以保證充水(氣)升壓時堵孔膠管(3.3)首先起脹成囊堵孔而後開啟閥門向封堵孔段注水(氣)的先後順序，並保證封堵孔段內的水(氣)壓力始終小於囊內所充水(氣)壓力，且其差值大於膠囊的起脹壓力，從而絕對保證封堵效果。
4.按照權利要求1或2所述的鑽孔雙端封堵測漏裝置，其特徵是堵孔膠管(3.3)兩端設有硬質材料支撐環(3.6)，當裝置在鑽孔內推拉移動時，用於支撐和保護堵孔膠管(3.3)免受孔壁磨損。
專利摘要鑽孔雙端封堵測漏裝置屬於巖體工程測試裝置，其目的在於能對巖體中任意仰、俯傾角的鑽孔進行分段封隔注水或充氣測漏，直接測取各深度上封隔孔段的漏失流量，以確定巖體裂隙發育或圍巖破壞狀況。本裝置系由中間導管連接兩端兩個堵孔注水(充氣)器而成，具有堵孔和注水(充氣)兩項能力。使用本裝置進行鑽孔分段注水或充氣測漏比目前常用的鑽孔測漏方法能大大節省工程費用，提高工效並有效地提高觀測結果的可靠性，經濟效益十分明顯。
文檔編號G01M3/02GK2112152SQ9022516
公開日1992年8月5日 申請日期1990年12月25日 優先權日1990年12月25日
發明者孫振鵬, 朱德明 申請人:山東礦業學院, 淄博礦務局雙溝煤礦