一種金屬管組合式礦山開採導水裂隙帶高度測量裝置的製造方法

2023-05-17 22:40:41

一種金屬管組合式礦山開採導水裂隙帶高度測量裝置的製造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及礦山導水裂隙帶高度探測、礦山開採煤層底板巖層破壞帶深度探測領域，具體地說是一種金屬管組合式礦山開採導水裂隙帶高度測量裝置。
【背景技術】
[0002]礦山導水裂隙帶高度的測量是標誌煤巖賦存狀態的重要參數。在研究礦井防治水時，它是一個關鍵性的基礎參數，因此為研究採動圍巖中的導水通道的形成，有必要掌握巖層移動規律和確定導水裂隙帶的高度測定，現有技術中通常採用數值模擬、經驗公式預計、現場實測等手段來進行測定。
[0003]然而，由於現場條件複雜，在一定程度上，數值模擬不能很好的反映現場情況，經驗公式預計的盲目性較大，隨著充填開採等新技術推廣，採深變小和接近地層鬆散層底部，經驗公式的適用性越來越差;現場實測多採用鑽孔分段注水，測量滲透和漏失量;也有採用鑽孔電視。鑽孔注水採用的設備每次只能測量一段，每段的測量長度約為1.5m，而鑽孔長度約為30-50m，造成測量設備在鑽孔中移動次數過多。由於鑽孔傾角造成的水頭壓力誤差，導致現有技術中設備每次的測段不能太長，同時，由於設備自身缺陷會出現一系列的問題，如不能同時測量多個測段、測量工作量大、移動次數多、測量不精確等。鑽孔電視法受鑽孔穿過巖層巖性變化不同，形成鑽孔塌孔和膨脹變形堵孔等，造成無法及時放入探頭等。以上方法在空間上測量範圍受限，時間上不能增加時間跨度來對變形從開始至結束的動態變化進行測量。

【發明內容】

[0004]本實用新型的技術任務是解決現有技術的不足，提供一種金屬管組合式礦山開採導水裂隙帶高度測量裝置。
[0005]本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是:
[0006]—種金屬管組合式礦山開採導水裂隙帶高度測量裝置，包括探測系統、封堵系統和測定系統，所述探測系統安裝在探測裂隙帶的鑽孔中，封堵系統用於封閉鑽孔壁和探測系統間的空隙:
[0007]所述探測系統由若干個探測單元組合而成，其包括若干個金屬探測管、連接材料及多芯通訊線纜，若干個金屬探測管通過連接材料依次連接在一起形成中空線纜管，相鄰金屬探測管的管口之間相接觸，多芯通訊線纜穿設在該中空線纜管內，多芯通訊線纜的各線纜芯線採用不同顏色加以區分並按順序編號，每個金屬探測管或每間隔幾個金屬探測管的內壁點焊一種分色線纜芯線；
[0008]所述測定系統用於測量探測系統中各探測單元間的連接和斷開狀態。
[0009]所述測定系統包括芯線接線板和萬用表，芯線接線板上設有多個接線柱，接線柱對應分色線纜芯線順序編號並接線，萬用表用來測量在探測時間段內多個接線柱間的連接和斷開狀態及電阻值。
[0010]進一步的，所述金屬探測管的內壁和分色線纜芯線間的點焊點與分色線纜芯線間預留一定的變形餘量。
[0011]進一步的，所述若干個金屬探測管通過導電膠圈依次連接在一起形成中空線纜管。
[0012]進一步的，所述相鄰金屬探測管間通過防水膠布包裹外邊。
[0013]所述封堵系統設在探測系統末端與鑽孔的孔口之間，其包括鑽孔套管、注漿管、管閥和封堵材料(水泥漿)，注漿管及管閥位於鑽孔的孔口位置處，鑽孔套管的出線纜線末端密封，經注漿管末端出線口引出後連接測定系統，封堵系統為鑽孔內用注漿慄引入水泥漿，充填探測系統與鑽孔壁間空隙，確保各探測單元擠壓緊密，
[0014]進一步的，所述鑽孔套管與探測系統末端通過防水膠帶防漏連接，以確保封堵水泥漿不能進入鑽孔套管和各探測系統內，以使各探測單元在巖層中變化時探測線纜能伸縮移動。
[0015]本實用新型的一種金屬管組合式礦山開採導水裂隙帶高度測量裝置與現有技術相比所產生的有益效果是:
[0016]1、本實用新型由若干個金屬探測管通過連接材料依次連接在一起形成中空線纜管，通過在其中穿設多芯通訊線纜，多芯通訊線纜的各線纜芯線採用不同顏色加以區分並按順序編號，每個金屬探測管或每間隔幾個金屬探測管的內壁點焊一種分色線纜芯線，組成探測系統，通過測量各組合段的電阻值來判斷組各段的斷開情況，來反映巖層在開採過程中的移動變形，判斷導水裂隙發育範圍和高度，其結構原理簡單，便於實現同步分段測量；
[0017]2、本實用新型可實現導水裂隙帶任意角度鑽孔的多測段和同步測量，並且可根據已有預測規律設置重點觀測範圍及控制測量精度，成倍的減少了工作量，還使數據記錄便於表格化，數據處理便於信息化，提高了測量精度，在現場實測中，可根據鑽孔的長度，適當的增加一次測量的測段數目，進一步提高測量精確度；
[0018]3、本實用新型同樣可以用於探測煤礦開採底板破壞深度，及巷道圍巖變形深度及範圍。
【附圖說明】

[0019]附圖1是本實用新型的組合式探測鋼管的結構示意圖；
[0020]附圖2是本實用新型的多芯通訊線纜加工出線的結構示意圖；
[0021]附圖3是本實用新型的多芯通訊線纜與組合式探測鋼管點焊後所形成的探測系統的結構示意圖；
[0022]附圖4是本實用新型的多芯通訊線纜與探測鋼管點焊後所形成的探測系統的內部結構示意圖；
[0023]附圖5是本實用新型的金屬管組合式礦山開採導水裂隙帶高度測量裝置連接裝入鑽孔的結構不意圖；
[0024]附圖6是本實用新型的芯線接線板的結構示意圖；
[0025]附圖7是圖5中A部分的放大結構示意圖。
[0026]圖中，1、第一探測鋼管，2、第二探測鋼管，3、第三探測鋼管，4、第四探測鋼管，5、分色線纜芯線，6、多芯通訊線纜，7、線纜外套皮開口，8、探測系統，801、探測單元，9、點焊點，10、導水裂隙帶，11、巖層垮落帶，12、封堵系統，13、芯線接線板，14、接線柱，15、水泥漿，16、鑽孔套管，17、注漿管，18、管閥，其中ZK1、ZK2、ZK3分別代表一組不同仰角的第一鑽孔、第二鑽孔和第三鑽孔。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖1-7，對本實用新型的一種金屬管組合式礦山開採導水裂隙帶高度測量裝置作以下詳細說明。
[0028]如附圖5所示，本實用新型的一種金屬管組合式礦山開採導水裂隙帶高度測量裝置，其結構包括探測系統8、封堵系統12和測定系統，所述探測系統8安裝在探測導水裂隙帶10的鑽孔中，封堵系統12用於封閉鑽孔壁和探測系統8間的空隙。
[0029 ]如附圖1、2、3、4、5所示，探測系統8由若干個探測單元801組合而成，其包括若干個等長度的探測鋼管、連接材料及多芯通訊線纜6。為簡便起見，圖1、3、4中僅畫出了其中四個探測鋼管，分別為第一探測鋼管1、第二探測鋼管2、第三探測鋼管3和第四探測鋼管4。若干個探測鋼管通過導電膠圈依次連接在一起形成中空線纜管，相鄰探測鋼管的管口之間接觸良好。多芯通訊線纜6穿設在上述中空線纜管內，多芯通訊線纜6的各線纜芯線採用不同顏色加以區分並按順序編號，編號自鑽孔的終孔位置至探測系統末端，每個探測鋼管或每間隔幾個探測鋼管的內壁點焊一種分色線纜芯線5，並在探測鋼管的內壁和分色線纜芯線5間的點焊點9與分色線纜芯線5間預留一定的變形餘量，方便各探測單元801分段頂入鑽孔內。在圖4中標識的是每間隔I個探測鋼管的內壁點焊一種分色線纜芯線5。需要說明的是，分色線纜芯線5需集中到一個線管殼內，各分色線纜芯線5從線纜外套皮開口7處引出，長度適合焊接，雖然實際中不能抽出多餘長度分色線纜芯線5，但是在線纜外套皮開口 7處剪斷焊接。
[0030]如附圖6所示，測定系統包括芯線接線板13和萬用表，芯線接線板13上設有多個接線柱14，接線柱14對應分色線纜芯線5順序編號並接線，萬用表用來測量在探測時間段內多個接線柱14間的連接和斷開狀態及電阻值。
[0031 ]如附圖5、7所示，封堵系統12設在探測系統8末端與鑽孔的孔口之間，其包括巷道鑽機、注漿慄、鑽孔套管16、注漿管17、管閥18和水泥漿15，注漿管17及管閥18位於鑽孔的孔口位置處，鑽孔套管16的出線纜線末端密封，經注漿管17末端出線口引出後連接測定系統，封堵系統12為鑽孔內用注漿慄引入水泥漿15，充填探測系統8與鑽孔壁間空隙，確保各探測單元801擠壓緊密。
[0032]在本實用新型的基礎上，相鄰探測鋼管間通過防水膠布包裹外邊;鑽孔套管16與探測系統8末端通過防水膠帶防漏連接，以確保封堵水泥漿15不能進入鑽孔套管16和各探測單元801內，以使各探測單元801在巖層中變化時探測線纜能伸縮移動。還可在此高度測量裝置的末端配置自動測量分析系統。
[0033]需要說明的是:本實用新型的探測鋼管不限於鋼管和固定規格尺寸，可根據探測工程和具體巖層性質，選擇其他剛性金屬材料管，確保其管口接觸面平整，導電性能良好。多芯通訊線纜6為銅芯線，線纜根數、粗細規格根據探測鋼管管徑和探測單元801數量選擇，纜線外套皮具有韌性，分色線纜芯線5外套皮色便於分辨分組，分色線纜芯線5出鑽孔長度滿足接芯線接線板13和測量要求。
[0034]本實用新型的一種金屬管組合式礦山開採導水裂隙帶高度測量裝置，其測量方法包括如下步驟:
[0035]1、在煤礦井下開採工作面前方順槽內按照探測工程預計探測範圍，施工鑽機硐室，硐室尺寸滿足探測孔施工及高度測量裝置安裝空間需要；
[0036]2、在鑽機硐室內固定巷道鑽機，按順序先施工第一個鑽孔ZKl;
[0037]3、在鑽機施工前根據鑽孔設計數量、尺寸和深度，確定探測深度及探測單元801個數，加工相應的、等長度段的探測鋼管，探測鋼管加工滿足接口平整，接觸面光滑；
[0038]3、按照設計的探測單元801數量購置好多芯通訊線纜6，按照探測範圍深度及探測單元801數量從線纜外套皮開口 7引出相應數量的分色線纜芯線5引線，長度適合焊接；
[0039]4、將多芯通訊線纜6和相應數量的探測鋼管組合成探測單元801，探測單元801數量越多，測量結果越準確，各探測單元801內的分色線纜芯線5間留有一定長度，便於施工時分段頂入鑽孔，探測單元801按順序編號，列表記錄不同編號對應的分色線纜芯線5顏色；
[0040]5、第一個鑽孔ZKl施工完畢後，將組合好的探測單元801分段用鑽機頂入鑽孔內，各單元間多餘長度的分色線纜芯線5鬆散塞入探測單元801管內，探測單元801相鄰探測鋼管之間現場用防水導電膠圈或防水膠布連接；
[0041]6、所有探測單元801頂入鑽孔後，連接鑽孔套管16，鑽孔套管16和探測系統8末端用防水膠帶防漏連接，確保封堵水泥漿15不能進入鑽孔套管16和各探測單元801內，以使組合後的各探測單元801在巖層中變化時，其內的多芯通訊線纜6能伸縮移動；
[0042]7、在第一個鑽孔ZKl的孔口處安設注漿管17及管閥18，鑽孔套管16的出線纜線末端密封后，多芯通訊線纜6經注漿管17末端預留出線口引出，用於接測定系統，封堵系統為鑽孔內用注漿慄引入水泥漿，充填探測系統與鑽孔壁間空隙，確保各探測單元801擠壓緊密；
[0043]8、用注漿慄經注漿管17及管閥18封堵第一個鑽孔ZKl和探測系統之間的空隙，調整好注漿壓力，確保充實和不破壞鑽孔內探測系統間的連接；
[0044]9、重複第一個鑽孔ZKl施工步驟，進行後續鑽孔施工安裝；
[0045]10、所有鑽孔施工完畢，將多芯通訊線纜6接各自芯線接線板13，按照分色線纜芯線5順序1、2、3……，焊接在芯線接線板13背面接線柱14底部；
[0046]11、第一次測量各探測孔內探測單元801間的阻值，記錄在表格上；
[0047]12、隨工作面推進定期進行測量各鑽孔探測單元801間電阻值，制定測量順序，將測量值填入表格；
[0048]13、根據表格電阻值變化判讀各探測單元801間的開裂和斷開，記錄在鑽孔位置剖面圖上；
[0049]14、根據各鑽孔圖不同時間斷開位置變化記錄，掌握導水裂隙帶10的發育發展情況。
【主權項】
1.一種金屬管組合式礦山開採導水裂隙帶高度測量裝置，包括探測系統、封堵系統和測定系統，所述探測系統安裝在探測裂隙帶的鑽孔中，封堵系統用於封閉鑽孔壁和探測系統間的空隙，其特徵在於， 所述探測系統由若干個探測單元組合而成，其包括若干個金屬探測管、連接材料及多芯通訊線纜，若干個金屬探測管通過連接材料依次連接在一起形成中空線纜管，相鄰金屬探測管的管口之間相接觸，多芯通訊線纜穿設在該中空線纜管內，多芯通訊線纜的各線纜芯線採用不同顏色加以區分並按順序編號，每個金屬探測管或每間隔幾個金屬探測管的內壁點焊一種分色線纜芯線； 所述測定系統用於測量探測系統中各探測單元間的連接和斷開狀態。2.根據權利要求1所述的一種金屬管組合式礦山開採導水裂隙帶高度測量裝置，其特徵在於，所述測定系統包括芯線接線板和萬用表，芯線接線板上設有多個接線柱，接線柱對應分色線纜芯線順序編號並接線，萬用表用來測量在探測時間段內多個接線柱間的連接和斷開狀態。3.根據權利要求2所述的一種金屬管組合式礦山開採導水裂隙帶高度測量裝置，其特徵在於，所述金屬探測管的內壁和分色線纜芯線間的點焊點與分色線纜芯線間預留一定的變形餘量。4.根據權利要求1或2或3所述的一種金屬管組合式礦山開採導水裂隙帶高度測量裝置，其特徵在於，所述若干個金屬探測管通過導電膠圈依次連接在一起形成中空線纜管。5.根據權利要求1或2或3所述的一種金屬管組合式礦山開採導水裂隙帶高度測量裝置，其特徵在於，所述相鄰金屬探測管間通過防水膠布包裹外邊。6.根據權利要求1或2或3所述的一種金屬管組合式礦山開採導水裂隙帶高度測量裝置，其特徵在於，所述封堵系統設在探測系統末端與鑽孔的孔口之間，其包括鑽孔套管、注漿管、管閥和封堵材料，注漿管及管閥位於鑽孔的孔口位置處，鑽孔套管的出線纜線末端密封，經注漿管末端出線口引出後連接測定系統。7.根據權利要求6所述的一種金屬管組合式礦山開採導水裂隙帶高度測量裝置，其特徵在於，所述鑽孔套管與探測系統末端通過防水膠帶防漏連接。
【專利摘要】本實用新型提供一種金屬管組合式礦山開採導水裂隙帶高度測量裝置，該裝置由若干個金屬探測管依次連接在一起形成中空線纜管，通過在其中穿設多芯通訊線纜，多芯通訊線纜的各線纜芯線採用不同顏色加以區分並按順序編號，相鄰金屬探測管的管口間相接觸，每個金屬探測管或每間隔幾個金屬探測管的內壁點焊一種分色線纜芯線，形成探測系統。通過測量各組合段的電阻值來判斷組各段的斷開情況，來反映巖層在開採過程中的移動變形，判斷導水裂隙發育範圍和高度，便於實現任意角度鑽孔的分段和同步測量，並且可根據已有預測規律設置重點觀測範圍及控制測量精度，成倍減少了工作量，提高了測量精度。本實用新型還使數據記錄便於表格化，數據處理便於信息化。
【IPC分類】G01V3/00
【公開號】CN205384380
【申請號】CN201620144552
【發明人】張攀, 趙慶傑, 文延雷, 吳連剛, 於利, 王佔川, 馮建波, 呂田芳
【申請人】山東魯泰控股集團有限公司太平煤礦
【公開日】2016年7月13日
【申請日】2016年2月26日