一種單動力源雙通道圍巖採動裂隙探頭裝置的製作方法

2023-06-25 10:30:31

本實用新型屬於鑽探設備技術領域，涉及一種單動力源雙通道圍巖採動裂隙探頭裝置，通過探測煤層開採後圍巖裂隙發育特徵，研究煤礦生產過程煤層圍巖裂隙發育特徵及演化機理問題。

背景技術：
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目前，煤礦在我國能源消費佔比雖然持續下降，但首要地位卻並未發生動搖，煤炭資源開採涉及的安全問題依舊是我國能源行業安全監察的重點問題。煤層在開採過程中，由於失去煤層的支撐作用，採空區上覆頂板、下伏底板及周圍的煤體均會在礦山壓力的作用下發生失穩、破裂、移動，最終達到重新的穩定狀態。而圍巖破壞發育的裂隙，則是地下流體發生運移的人為通道，例如在華南地區，頂底板導水裂隙帶將造成覆巖及底板巖層中的強含水體直接進入採動空間；華北地區的太原組煤層開採過程中，底板導水裂隙帶極大的減少了有效隔水層的厚度，導致底板突水頻發；西北地區逐步成為我國煤炭資源開發的重點區域，煤炭產能在近期及未來均佔全國首位，由於西北侏羅系煤田層位新、埋藏淺，煤層開採引起的導水裂隙使得第四系含水層水漏失，因而導致生態、地下水環境等問題。綜上所述，採動圍巖裂隙，特別是導水裂隙發育是對底板突水、頂板透水、保水採煤等一系列熱點問題的研究基礎，而對導水裂隙帶的探測，則是工程實踐問題中的重點及難點。

目前，導水裂隙帶探測技術主要包括物探領域及鑽探領域，而鑽探方法是最直觀、最實用的一種方法，雙端封堵測漏裝置也是目前最有效的一種探測導水裂隙帶高度的裝置，但是在長期的工程實踐中，其自身存在著很多的缺陷，特別是該裝置必須使用氣、水源兩種動力，(其中利用氣進行封堵、利用水進行裂隙發育探測)，但是大部分的井下現場條件並不同時具備這種條件，特別是停採工作面裂隙探測、首採工作面裂隙探測時氣及水管道均進行了拆除，探測時必須重新架設管道；第二，雙端封堵測漏裝置目前的記錄方式依然是秒表讀數記錄水錶流量，方式落後且數據不準確；第三，雙端封堵測漏裝置中的水使用的傳輸管道為鑽杆，在探測過程中必須保證鑽杆與鑽杆連接緊密且不漏水，這種狀態是不可能存在的，某些鑽杆段肯定存在漏水，由於裂隙探測就是觀測封堵段的漏水情況，這樣就極大的降低了裂隙探測的準確性；第四，無論是封堵操作裝置還是注水裝置，其設計較為複雜，管道連接混亂，特別是封堵裝置經常造成氣囊的漲裂，注水裝置經常發生水錶爆裂及泥沙阻塞。在煤層較厚的情況下，觀測孔設置一般較長，井下探測時鑽杆一般藉助鑽機推進，觀測時進度極其緩慢，由於封堵裝置使用的通氣軟管位於鑽杆外側，因此在鑽杆推進過程中經常發生軟管破損，造成氣囊無法封閉，最終只能重新退回、重新推進、重新測量，這樣就浪費了大量的人力、物力和時間。因此，迫切需要開發一種新穎的、高效的單動力源雙通道圍巖採動裂隙探頭裝置，在有限條件下(單一動力源)準確地測量圍巖採動裂隙發育情況。

技術實現要素：
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本實用新型的發明目的在於克服現有技術存在的缺點，尋求設計提供一種單動力源雙通道圍巖採動裂隙探頭裝置，在有限條件下(單一動力源)準確地測量圍巖採動裂隙發育情況，進而研究煤礦生產過程煤層圍巖裂隙發育特徵及演化機理問題。

為了實現上述目的，本實用新型的主體結構包括封閉管路接口、測量管路接口、封閉氣囊、封閉腔、腔體進入孔、探頭總接口、密封管路接口密封件、封閉腔洩漏孔、聯通管路、洩漏接口、聯通接口、測量段洩漏孔和可拆卸連接杆，管徑為60mm的可拆卸連接杆的左右兩端分別設有一個封閉腔，封閉腔由管徑為75mm的密封鋼管組成，每個封閉腔的外側對稱式安裝有四個管徑為80mm的封閉氣囊，封閉氣囊採用內襯軟布外包軟型橡膠套製成，每個封閉期囊內設置四個封閉腔洩漏孔，用於洩漏封閉動力介質使封閉氣囊鼓脹；右端封閉腔的右側開有兩個腔體進入孔，腔體進入孔處安裝有塗有密封膠的密封管路接口密封件，封閉管路接口和測量管路接口分別通過腔體進入孔貫入封閉腔內，封閉管路接口和測量管路接口均為管徑10mm的鋼製管並分別接入封閉軟管和測量軟管；右端封閉腔的左側接有洩漏接口和聯通接口，洩漏接口通過聯通管路與測量管路接口連通，聯通接口與設置在左端封閉腔右側的聯通接口通過聯通管路連通，右端封閉腔的右端安裝有管徑為55mm探頭總接口，探頭總接口與外部的鑽杆連接；可拆卸連接杆的兩端外周側面上均勻開有兩組測量段洩漏孔，每組測量段洩漏孔設置四個孔成圈均勻分布於可拆卸連接杆一周，用於均勻洩漏釋放測量介質。

本實用新型通過設置雙封閉氣囊，在測量時能夠更加嚴密的封閉測量空間；利用簡單的管道連接、可拆卸組件等結構設計，極大提高了器械搬運方便程度；單端雙氣囊設置了統一的氣腔空間，保證了在封閉過程中雙氣囊能夠同時鼓脹、封閉，而且可拆卸連接杆設置了兩端洩漏孔，保證了測量介質能夠均勻洩漏，提高了探測的準確性。

本實用新型與現有技術相比，其結構簡單，使用方便，且零部件輕便、組裝快速、成本低，探測過程穩定、準確，特別適合於井下複雜情況時的煤層圍巖採動裂隙發育探測。

附圖說明：

圖1為本實用新型的主體結構原理示意圖。

具體實施方式：

下面通過實施例並結合附圖對本實用新型作進一步說明。

實施例：

本實施例的主體結構包括封閉管路接口1、測量管路接口2、封閉氣囊3、封閉腔4、腔體進入孔5、探頭總接口6、密封管路接口密封件7、封閉腔洩漏孔8、聯通管路9、洩漏接口10、聯通接口11、測量段洩漏孔12和可拆卸連接杆13，管徑為60mm的可拆卸連接杆13的左右兩端分別設有一個封閉腔4，封閉腔4由管徑為75mm的密封鋼管組成，每個封閉腔4的外側對稱式安裝有四個管徑為80mm的封閉氣囊3，封閉氣囊3採用內襯軟布外包軟型橡膠套製成，每個封閉期囊3內設置四個封閉腔洩漏孔8，用於洩漏封閉動力介質使封閉氣囊鼓脹；右端封閉腔4的右側開有兩個腔體進入孔5，腔體進入孔5處安裝有塗有密封膠的密封管路接口密封件7，封閉管路接口1和測量管路接口2分別通過腔體進入孔5貫入封閉腔4內，封閉管路接口1和測量管路接口2均為管徑10mm的鋼製管並分別接入封閉軟管和測量軟管；右端封閉腔4的左側接有洩漏接口10和聯通接口11，洩漏接口10通過聯通管路9與測量管路接口2連通，聯通接口11與設置在左端封閉腔4右側的聯通接口11通過聯通管路9連通，右端封閉腔4的右端安裝有管徑為55mm探頭總接口6，探頭總接口6與外部的鑽杆連接；可拆卸連接杆13的兩端外周側面上均勻開有兩組測量段洩漏孔12，每組測量段洩漏孔12設置四個孔成圈均勻分布於可拆卸連接杆13一周，用於均勻洩漏釋放測量介質。