CN108759900B - 探放水孔内定点区段水样采集和水文参数测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种探放水孔内定点区段水样采集和水文参数测量装置及方法，包括初段封隔装置、进水管、末端封隔装置、延长管和孔口测量装置组成。初段封隔装置隔断钻孔前端来的水流，进水管保证测量区段内水流进入测量钢管内，末端封隔装置阻断测量区段内水流的流失，延长管将初段封隔装置、进水管和末端封隔装置送入指定位置，并将测量区段内的水流引入孔口测量装置，孔口测量装置完成水样采集以及水温、水压和涌水量的测量。同时本发明还公开了所述装置的使用方法。本发明实现了一个探放水钻孔不同区段的水样采集和出水量、水温和水压的测量。具有密封性好、结构简单、可重复使用、操作方便等优点。

Description

探放水孔内定点区段水样采集和水文参数测量装置及方法

技术领域

本发明属于地下矿山探放水领域，涉及一种定点区段探放水参数测量装置及测量方法。

背景技术

目前，在采矿行业中，物探尚不能准确的描述地层中的含水状态，仅能大致圈定含水区域，探放水工作仍然是进行水害防治、治理与整改,确保矿井安全生产的主要手段之一。

现有探放水技术仅能对整个钻孔水样采集和出水量、水温、水压等水文参数的测定，不能进行多个出水点中的某一区域或某一地层水样采集和水文参数准确测定，给提出针对性的防治水方案带来困难。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种定点区段探放水参数测量装置及测量方法，本发明可以实现一个探放水钻孔不同区段的水样采集和出水量、水温和水压的测量。具有密封性好、结构简单、可重复使用、操作方便等优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种探放水孔内定区段水样采集和水文参数测量装置，包括孔口测量装置、初段封隔装置、延长管、进水管和末段封隔装置；

所述的初段封隔装置和末段封隔装置之间通过进水管相连，所述末段封隔装置与孔口测量装置之间通过延长管相连，在所述的进水管上设有进水口，所述的末段封隔装置和初段封隔装置通过加压管进行加压，使其膨胀后紧贴孔壁，将测量区段隔离，形成独立空间；测量区段内的水流通过所述的进水管进入延长管，进而接入孔口测量装置，进行水样的采集，水温、水压和涌水量的测量。

进一步的，所述的初段封隔装置包括初段钢管和高压硫化橡胶管I，所述的初段钢管一端插装在高压硫化橡胶管I内，另一端延伸到所述的高压硫化橡胶管I外，且所述高压硫化橡胶管I的两端密封，在高压硫化橡胶管I的尾部设有初段加压管，对高压硫化橡胶管I进行加压。

进一步的，所述的末段封隔装置包括末段钢管和高压硫化橡胶管II，所述的末段钢管套装在所述的高压硫化橡胶管II内且所述的末段钢管套两端延伸到高压硫化橡胶管II外，其一端通过进水管连接所述的初段钢管，另一端通过所述延长管连接末段封隔装置；所述的在高压硫化橡胶管II的其中一端设有末段加压管，对高压硫化橡胶管II进行加压；

进一步的，所述的孔口测量装置包括孔口管、孔口测量管，所述的孔口测量管通过延长管与所述的末段钢管相连；孔口测量管插装在所述的孔口管内，其一端延伸到孔口管外，且在所述的孔口管的一端插装有与所述的末段加压管和初段加压管相连的加压管接头。

进一步的，在所述的孔口测量管上设有压力表和温度表，在孔口测量管的出口位置设有泄水球阀。

进一步的，所述的孔口测量管、延长管、末段钢管、进水管和初段钢管的管径相等，轴线位于同一条直线上，且依次通过接头相连通。

进一步的，所述的高压硫化橡胶管I的头部为尖端结构。

利用前面所述的装置进行测量的方法，包括以下步骤：

(1)使用专业探放水钻机开孔，安装孔口管，完成全段钻探施工，并记录地层条件，其钻孔直径应稍大于装置直径；

(2)根据地层条件，计算测量区段的末端长度，将初段封隔装置放入钻孔，与进水管连接，根据所测量区段的长度确定进水管的长度；

(3)在进水管末端连接末段封隔装置，而后连接延长管，利用钻机，将整套装置推入预测量位置；

(4)连接孔口测量装置，并与孔口管法兰盘对接固定；

(5)使用加压设备，分别将初段封隔装置和末段封隔装置加压；

(6)打开孔口阀门，将装置内杂水放出，水流稳定后，测量出水量，采集水样，关闭阀门，测量水温和水压；

(7)打开孔口阀门和封隔装置加压球阀，待压力表读数降至0后，拆卸法兰盘，调整进水管和延长管的长度，测量其他区段；

(8)全部测量完成后，拆卸装置，将各装置按编号分类存放。

本发明涉及一种探放水孔内定点区段水样采集和水文参数测量装置及使用方法，实现了一个探放水钻孔不同区段的水样采集和出水量、水温和水压的测量。

本发明实现一种探放水孔内定点区段水样采集和水文参数测量装置及使用方法，具有以下优点：

1、实现一个探放水钻孔不同区段的水样采集和出水量、水温和水压的测量；

2、该装置结构简单，安装操作方便，可反复使用；

3、该装置制作成本低，便于加工。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明装置剖面示意图

图2为本发明初段封隔器剖面图；

图3为本发明装置进水管剖面图；

图4为本发明末段封隔器剖面图；

图5为本发明延长管剖面图

图6为本发明孔口测量装置剖面图；

图7为末段橡胶管固定前端架的平面图；

图8为末段橡胶管固定尾端架的平面图；

图9为法兰盘Ⅰ平面图；

图中：1.初段钢管；2.快接头Ⅰ；3.初段加压管；4.初段橡胶管固定架；5.高压硫化橡胶管；6.尖端；7.接头Ⅰ；8.进水管；9.接头Ⅱ；10.接头Ⅲ；11.进水孔；12.末段钢管；13.接头Ⅳ；14.快接头Ⅱ；15.快接头Ⅲ；16.末段橡胶管固定前端架；17.末段加压管；18.初段加压管连接管；19.高压硫化橡胶管；20.末段橡胶管固定尾端架；21.快接头Ⅳ；22接头Ⅴ；23.延长钢管；24.接头Ⅵ；25.接头Ⅶ；26.泄水球阀；27.压力表；28.温度表；29.初段加压管球阀；30.末段加压管球阀；31.法兰盘Ⅰ；32.法兰盘Ⅱ；33.初段加压管孔；34.末段加压管孔；35.快接头Ⅴ；36.快接头Ⅵ；37.接头Ⅷ；38.孔口测量管；39.孔口管。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明中，术语如“相连”、“连接”“固定”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

本申请的一种探放水孔内定点区段水样采集和水文参数测量装置中，如图1、2、3、4、5、6所示，包括初段封隔器、进水管、末段封隔器、延长管、孔口测量装置和其他连接构件；初段封隔装置和末段封隔装置之间通过进水管相连，所述末段封隔装置与孔口测量装置之间通过延长管相连，在所述的进水管上设有进水口，所述的末段封隔装置和初段封隔装置通过加压管进行加压，使其膨胀后紧贴孔壁，将测量区段隔离，形成独立空间；测量区段内的水流通过所述的进水管进入延长管，进而接入孔口测量装置，进行水样的采集，水温、水压和涌水量的测量，每个部分的具体的结构解释如下：

如图2所示，初段封隔器包括：初段钢管1、快接头Ⅰ2、初段加压管3、初段橡胶管固定架4、高压硫化橡胶管5、尖端6、接头Ⅰ7。初段钢管1与尖端6连接，套上高压硫化橡胶管5，并与尖端6固定，安装初段橡胶管固定架4，与高压硫化橡胶管5连接，在初段橡胶管固定架4上安装初段加压管3，初段加压管3前端固定快接头Ⅰ2，通过高压软管与末段封隔器连接，初段钢管1通过进水管8与末段封隔器连接。

如图4所示，末段封隔器包括：末段钢管12、接头Ⅳ13、快接头Ⅱ14、快接头Ⅲ15、末段橡胶管固定前端架16、末段加压管17、初段加压管连接管18、高压硫化橡胶管19、末段橡胶管固定尾端架20、快接头Ⅳ21、接头Ⅴ22。末段钢管12与末段橡胶管固定尾端架20固定连接，套入高压硫化橡胶管19，并与末段橡胶管固定尾端架20连接，安装末段橡胶管固定前端架16，将高压硫化橡胶管19固定在末段橡胶管固定前端架16上，分别安装末段加压管17和初段加压管连接管18，与固定架密封连接，安装快接头Ⅱ14、快接头Ⅲ15和快接头Ⅳ21，接头Ⅳ13与延长钢管23连接，快接头Ⅳ21和快接头Ⅰ2通过高压软管连接，快接头Ⅱ14、快接头Ⅲ15分别通过高压软管与快接头Ⅴ35、快接头Ⅵ36连接，接头Ⅴ22通过进水管与接头Ⅰ7连接。

如图6所示，孔口测量装置包括：泄水球阀26、压力表27、温度表28、初段加压管球阀29、末段加压管球阀30、法兰盘Ⅰ31、法兰盘Ⅱ32、初段加压管33、末段加压管34、快接头Ⅴ35、快接头Ⅵ36、接头Ⅷ37、孔口测量管38、孔口管39。将孔口测量管38与法兰盘Ⅰ31焊接，在孔口测量管38出口安装泄水球阀26，安装初段加压管和末段加压管，并与法兰盘Ⅰ31密封，并分别在初段加压管和末段加压管安装初段加压管球阀29和末段加压管球阀30，在其末端安装快接头Ⅴ35和快接头Ⅵ36，安装压力表18和温度表19，接头Ⅷ37与接头Ⅵ24，快接头Ⅴ35通过高压橡胶管与快接头Ⅱ14，快接头Ⅵ36通过高压橡胶管与快接头Ⅲ15连接。

如图7、图8所示，末段橡胶管固定前端架16和末段橡胶管固定尾端架20，在所述的前端架16和尾端架20的中间的大孔为末段钢管穿过的孔，外侧的小孔为加压管穿过的孔。

如图9所示，法兰盘Ⅰ31的中间大孔为孔口测量管穿过的孔，中间大孔两侧的小孔为初段加压管孔33和末段加压管孔34。

本发明还提供了一种可控区段探放水水样采集和参数的测量方法，包括：

步骤一：使用专业探放水钻机开孔，安装孔口管，完成全段钻探施工，并记录地层条件，其钻孔直径应稍大于装置直径；

步骤二：将初段封隔器放入孔内，初段钢管1与进水管8连接，根据测量目标区域的长度，确定进水管8的长度，其快接头Ⅰ2与高压橡胶管连接，该橡胶管的长度与进水管的长度一致，使用钻机将初段封隔器通过进水管顶入孔内；

步骤三：接头Ⅳ13与延长钢管23连接，快接头Ⅳ21和快接头Ⅰ2通过高压软管连接，快接头Ⅱ14、快接头Ⅲ15分别通过高压软管与快接头Ⅴ35、快接头Ⅵ36连接，接头Ⅴ22通过进水管与接头Ⅰ7连接；

步骤四：将孔口测量装置法兰盘Ⅰ31与孔口管法兰盘Ⅱ32连接，加加压泵先与末段加压管球阀30连接，加压至1.5MPa，关闭球阀，再与初段加压管球阀29连接，加压至1.5MPa，关闭球阀；

步骤五：水样采集与参数测量。打开泄水球阀26，待水流稳定后，收集水样，记录采样参数，关闭泄水球阀26，待压力表和温度表稳定后，记录该测量区段的水温和水压；

步骤六：泄压。待取样和测量结束，打开泄水球阀26、球阀29和球阀30泄压，待压力表27读数为0，拆卸法兰盘31，调整延长管和进水管的长度，进行其他区域的取样和测量；

步骤七：拆卸装置。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种探放水孔内定点区段水样采集和水文参数测量装置，其特征在于，包括孔口测量装置、初段封隔装置、延长管、进水管和末段封隔装置；

所述的初段封隔装置和末段封隔装置之间通过进水管相连，所述末段封隔装置与孔口测量装置之间通过延长管相连，在所述的进水管上设有进水口，所述的末段封隔装置和初段封隔装置通过加压管进行加压，使其膨胀后紧贴孔壁，将测量区段隔离，形成独立空间；测量区段内的水流通过所述的进水管进入延长管，进而接入孔口测量装置，进行水样的采集，水温、水压和涌水量的测量。

2.如权利要求1所述的一种探放水孔内定点区段水样采集和水文参数测量装置，其特征在于，所述的初段封隔装置包括初段钢管和高压硫化橡胶管I，所述的初段钢管一端插装在高压硫化橡胶管I内，另一端延伸到所述的高压硫化橡胶管I外，且所述高压硫化橡胶管I的两端密封，在高压硫化橡胶管I的尾部设有初段加压管，对高压硫化橡胶管I进行加压。

3.如权利要求2所述的一种探放水孔内定点区段水样采集和水文参数测量装置，其特征在于，所述的高压硫化橡胶管I的头部为尖端结构。

4.如权利要求2所述的一种探放水孔内定点区段水样采集和水文参数测量装置，其特征在于，所述的末段封隔装置包括末段钢管和高压硫化橡胶管II，所述的末段钢管套装在所述的高压硫化橡胶管II内且所述的末段钢管套两端延伸到高压硫化橡胶管II外，其一端通过进水管连接初段钢管，另一端通过所述延长管连接末段封隔装置；所述的高压硫化橡胶管II的其中一端设有末段加压管，对高压硫化橡胶管II进行加压。

5.如权利要求4所述的一种探放水孔内定点区段水样采集和水文参数测量装置，其特征在于，所述的孔口测量装置包括孔口管、孔口测量管，所述的孔口测量管通过延长管与末段钢管相连；孔口测量管插装在所述的孔口管内，其一端延伸到孔口管外，且在所述的孔口管的一端插装有与末段加压管和初段加压管相连的加压管接头。

6.如权利要求5所述的一种探放水孔内定点区段水样采集和水文参数测量装置，其特征在于，在孔口测量管上设有压力表和温度表，在孔口测量管的出口位置设有泄水球阀。

7.如权利要求5所述的一种探放水孔内定点区段水样采集和水文参数测量装置，其特征在于，所述的孔口测量管、延长管、末段钢管、进水管和初段钢管的管径相等，轴线位于同一条直线上，且依次通过接头相连通。

8.利用权利要求1-7任一所述的装置进行测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)使用专业探放水钻机开孔，安装孔口管，完成全段钻探施工，并记录地层条件，其钻孔直径应稍大于装置直径；

(2)根据地层条件，计算测量区段的末端长度，将初段封隔装置放入钻孔，与进水管连接，根据所测量区段的长度确定进水管的长度；

(3)在进水管末端连接末段封隔装置，而后连接延长管，利用钻机，将整套装置推入预测量位置；

(4)连接孔口测量装置，并与孔口管法兰盘对接固定；

(5)使用加压设备，分别将初段封隔装置和末段封隔装置加压；

(6)打开孔口的泄水球阀，将装置内杂水放出，水流稳定后，测量出水量，采集水样，关闭阀门，测量水温和水压；

(7)打开孔口阀门和封隔装置加压球阀，待压力表读数降至0后，拆卸法兰盘，调整进水管和延长管的长度，测量其他区段；

(8)全部测量完成后，拆卸装置，将各装置按编号分类存放。

Images