CN108845373B - 分级降压式钻孔裂隙的探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于岩体采动破坏范围测定技术领域，一种分级降压式钻孔裂隙的探测方法，所用系统包括测试探头、钻机、钻杆和控制操作台。测试探头包括封堵器和分压总成，分压总成通过连通管与尾部封堵器连接，包括初级转换器和二级转换器，二级转换器套在初级转换器外端，二者呈螺纹连接，封堵器包括漏水管、系列接头及橡胶囊，橡胶囊包绕在漏水管外端，并与漏水管之间形成封堵空腔，其两端由紧固圈固定。漏水管上设置有漏水孔，外界水源通过漏水孔进入所述封堵空腔，起胀橡胶囊，与钻孔形成注水空腔。该测试装置简化原有操作系统，避免钻孔绕线问题，利用同一外界实现封堵和观测过程，并保证二者在各自的压力下工作，使压力转换更为灵敏和稳定。

Description

分级降压式钻孔裂隙的探测方法

技术领域

本发明属于岩体破坏范围测定技术领域，具体涉及分级降压式钻孔裂隙的探测方法。

背景技术

矿山底板采动裂隙带深度的测量是标志煤岩赋存状态的重要参数。在研究矿井防治水时，它是一个关键性的基础参数，因此为研究采动围岩中的导水通道的形成，就有必要掌握岩层移动规律和确定采动破坏带的高度测定。现场探测所采用的以“双端封堵测漏装置”为代表本的系列探测设备，存在外端接多个操作与控制系统，对应内至少存在2根及其上的管道，操作过程麻烦且存在绕线问题，在观测过程中稳定性较差。在系列产品中，虽能解决单回路问题，但存在水压转换幅度较大，转换过程稳定性不好，不宜控制水压，易导致机械故障。，现有技术未能同时解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分级降压式钻孔裂隙的探测方法。

本发明的技术方案：

一种分级降压式钻孔裂隙的探测方法，所用的分级降压式钻孔裂隙探测系统，包括测试探头、钻机14、钻杆12和控制操作台36；

所述的测试探头包括封堵器和分压总成47；封堵器包括前部封堵器34和尾部封堵器35；分压总成47通过连通管28与尾部封堵器35连接，包括初级转换器6和二级转换器37，二级转换器37套在初级转换器6外端，二者呈螺纹连接；

所述的封堵器包括漏水管3、接头及橡胶囊5，橡胶囊包绕在漏水管3外端，并与漏水管3之间形成封堵空腔30，其两端由紧固圈24固定；漏水管3上设置有漏水孔25，外界水源通过漏水管3中的漏水孔25进入封堵空腔30，起胀橡胶囊5，与钻孔31形成注水空腔29；

所述的钻机14通过钻杆12与测试探头相连接，用以接长和推进测试探头至指定区域；钻杆12为空心杆，其内部可输送外界高压水源，钻杆12与测试探头之间呈螺纹连接，可拆卸；

所述的控制操作台36通过高压软管13与钻杆12连接，负责向测试探头提供指定压力的外界水源，并检测压力流量等参数；

所述的前部封堵器34由接头一2、漏水管3、接头二4和橡胶囊5，接头一2、接头二4与漏水管3呈螺纹连接，橡胶囊5包绕在漏水管3外部，通过紧固圈24固定在接头一2和接头二4的外部，与漏水管3间形成封堵空腔30；所述的接头一2外端螺纹连接引导头，引导头1起导向作用，用以引导测试探头在钻孔31中平顺滑动；

所述的尾部封堵器35包括两个接头三7、漏水管3和橡胶囊5，橡胶囊5通过紧固圈24固定在两个接头三7之间；

所述的接头三7外部安装有圆形挡板11，圆形挡板11直径较橡胶囊5直径大，阻止橡胶囊5脱落；圆形挡板11与接头三7之间呈螺纹连接，可拆卸，便于更换橡胶囊5；

外界水源通过前部封堵器34、尾部封堵器35中漏水孔25进入封堵空腔30，起胀对应橡胶囊5与钻孔31之间形成注水空腔29；

所述的分压总成47左右两端分别与连通管28、接头二4呈螺纹连接，将连通管28中的高压水源依次经初级转换器6、二级转换器37分级转换至低压水源输送至注水空腔29内；

所述的初级转换器6开有一个中心通孔32和四个周边通孔33，四个周边通孔33对称分布于中心通孔32周围；中心通孔32为阶梯通口，左端孔径小于右端孔径，周边通孔33侧壁开有侧漏孔20；

所述的周边通孔33内依次安装有转换体10、内弹簧9和调节螺丝8，周边通孔33左侧内壁设置螺纹，与调节螺丝8相配合，使调节螺丝8在周边通孔33一定范围内旋转压缩内弹簧9，控制转换体10的开启压力；

所述的调节螺丝8侧壁开有六角通孔21，便于旋转调节螺丝8且使反馈水压作用于转换体10左端面；

所述的转换体10呈不等直径圆柱体，其左端面直径大于右端面直径，在不等直径圆柱过渡处即为密封锥面26，其与周边通孔33内壁的密封锥面26相吻合，密封锥面26呈30°角；

所述的转换体10内开有一“L”形一号通水孔23，在靠近转换体10左端面的圆柱形外表面开有一环形水槽22，一号通水孔23与环形水槽22相连通，在外界水源推动下，转换体10向左移动时，使环形水槽22与侧漏孔相连通20；

所述的二级转换器37包括外环基体38、内环基体39、转换环40、外弹簧45和十字丝套46，外环基体38右端内壁设置有螺纹，套在初级转换器6右端的外壁上，与初级转换器6之间形成一个中继腔48；侧漏孔20、六角通孔21与中继腔48相连通；

所述的内环基体39呈圆柱环状，其内壁设置有螺纹，包绕在连通管28外壁，外壁设置有四个凸台，以限制转换环40的向左最大移动范围；内环基体39管壁内设置有集水槽42、分水孔43，分水孔43数量为4个，分别与集水槽42垂直相通，将集水槽42中的水分流排出；

所述的转换环40位于外环基体38与内环基体39中间，沿内环基体39表面左右滑动；

所述的转换环40内对应开有四个“L”形二号通水孔41，当转换环40向左移动，二号通水孔41与集水槽42相连通，将中继腔48内的高压水源输送至集水槽42内，此时转换环40左端面恰与凸台44接触；转换环40左端面较右端面直径大，中间连接部位设置密封锥面26；

所述的外弹簧45位于转换环40和十字丝套46之间，其直径与转换环40左端面直径相等；

所述的十字丝套46呈“十字形”，中间部位呈圆形，内壁设置螺纹，与内环基体39相配合，利用外部工具使十字丝套46在其上旋转，改变外弹簧45压缩程度以控制转换环的开启压力；

所述的初级转换器工作原理：

(1)当转换体10满足P_中S_体左+k_内x≤P_右S_体右时，则转换体10向左移动，环形水槽22与侧漏孔20连通，向中继腔48内供水，实现初级降压；

(2)当转换体10满足P_中S_体左+k_内x≥P_右S_体右时，则转换体10向右移动，环形水槽22被周边通孔33内壁封闭，停止向中继腔48内供水；

(3)若P_右过大，为防止P_右极端水压通过分压总成47对注水空腔29部分的钻孔内壁造成破坏，则在外界水源作用下，转换体10向左移动，直至环形水槽22移动到侧漏孔20的左端，与周边通孔33内壁形成再次封闭作用；

其中，P_中为中继腔水源压力，一般为0.8～1MPa左右；P_右为连通管内供给水源压力，一般为1.5MPa左右，S_体左为转换体左端面面积，S_体右为转换体右端面面积，k_内为内弹簧的弹性系数，x为压缩量。

所述的二级转换器工作原理：

(1)当转换环40满足P_左S_环左+k_外x≤P_中S_环右时，则转换环40向左移动，二号通水孔41与集水槽42连通，通过分水孔43向注水空腔29进行注水观测，实现二级降压；

(2)当转换环40满足P_左S_环左+k_外x≥P_中S_环右时，则转换体40向右移动，二号通水孔41被内环基体39外壁封闭，停止向注水空腔29供水；

其中，P_左为注水空腔观测水源压力，一般为0.2～0.5MPa左右；P_中为中继腔水源压力，一般为0.8～1MPa左右，S_环左为转换环左端面过水面积，S_环右为转换环右端面过水面积，k_外为外弹簧的弹性系数，x为压缩量；

所述的控制操作台36包括放水开关15、流量表16、机械压力表17、总控开关18和电子压力表19，放水开关15负责推进测试结束后将测试探头内压力水释放，使橡胶囊5与钻孔31脱离接触，便于钻机14推进测试探头；总控开关18负责外界水源的停供，流量表16负责检测外界水源向测试探头输入实时水量，机械压力表17与电子压力表19的示数相互对比检验，若大致相当，则表明压力有效。

具体步骤如下：

(1)施工钻孔：按照预先设计的施工要求，利用钻机14在待测岩体27区域施工不同方位和倾角a的钻孔3～5个，钻孔31直径为89mm，长度为70m左右，并清理钻孔31内的碎屑；

(2)安装设备：安装测试探头各部件，并依次连接钻机14、钻杆12、高压软管13及控制操作台36，然后利用钻机14将测试探头移送至钻孔31的初始位置；

(3)密封检验：首先关闭控制操作台36的放水开关15，打开总控开关18，向测试探头提供检测水压，对橡胶囊5进行封堵密封性检验，若无明显漏水现象，则进行下一步操作，否则返回步骤(2)操作，检查各部件间的连接及安装情况，直至合格为止；

(4)进行压水观测：密封检验合格后，进行压水试验，使测试探头处于初始位置，重新关闭放水开关15并打开总控开关18，向测试探头提供高压水源，经连通管28、漏水管3进入封堵空腔30，起胀前部封堵器34和尾部封堵器35的橡胶囊5，与钻孔31形成注水空腔29，调节外界水源压力逐渐升高至1.5MPa，高压水源经初级转换器6和二级转换器37转换至低压探测水源，向注水空腔29内注水，待流量表示数稳定后，记录此时稳定时流量表的示数Q_i并记录探测距离L_i；

(5)卸压推进：关闭总控开关18，打开放水开关15，释放封堵空腔30压力，待橡胶囊5与钻孔31脱离接触后，关闭放水开关15，取另一钻杆12接长测试探头，利用钻机14推进测试探头至下一探测区域，重复步骤(4)操作，直至测完钻孔长度为止；

(6)计算分析：根据钻孔长度及对应观测孔段漏水量，分别绘制不同钻孔内流量分布图，分析钻孔长度范围内不同位置的裂隙发育特征和渗透特性，进一步结合不同方位的钻孔倾角a和累计连续漏水段长度(即漏水量突变零点)L_n(n＝1+2+....+k)，计算得到不同空间范围岩体的破坏范围。

本发明的有益效果：

(1)本发明提出了分级降压式钻孔裂隙探测系统，与现有技术相比，该装置实现了测试探头的的封堵测试一体化，减少了钻孔内同时工作的管道数量为1根，解决了推进过程中钻孔内多管道相互缠绕问题，提高了岩体破坏范围测量过程的稳定性。

(2)该装置实现了利用同一外界水源，使观测过程和封堵过程在各自压力下工作问题，且可以避免观测水源压力过高对钻孔裂隙的破坏作用，提高了岩体破坏范围测量过程的精确性。

(3)该装置采用初级转换器和二级转换器进行梯度压力转换，配合密封锥面设计，提高了分压总成工作过程的稳定性，通过螺丝(十字丝套)调节弹簧压缩程度，控制转换体(环)具有不同的开启和转换压力，使调压范围更为广泛，可适应不同的工作需求。

(4)环形水槽和集水槽的设计，可以解决通水孔与出水口不对应问题，保证无论转换体(环)如何转动，其通水孔中的水都可以通过环形水槽流向转换器出口。

附图说明

图1为本发明分级降压式钻孔裂隙探测系统的整体结构及观测状态示意图；

图2为本发明分级降压式钻孔裂隙探测系统的卸压推进状态示意图；

图3为本发明分级降压式钻孔裂隙探测系统中测试探头的结构示意图；

图4为本发明分级降压式钻孔裂隙探测系统中前部封堵器结构示意图；

图5为本发明分级降压式钻孔裂隙探测系统中尾部封堵器结构示意图；

图6为本发明分级降压式钻孔裂隙探测系统中分压总成结构示意图；

图7(a)为本发明分级降压式钻孔裂隙探测系统中初级转换器结构主视图；

图7(b)为本发明分级降压式钻孔裂隙探测系统中初级转换器结构侧视图；

图8(a)为本发明分级降压式钻孔裂隙探测系统中初级转换器静止状态示意图；

图8(b)为本发明分级降压式钻孔裂隙探测系统中初级转换器工作状态示意图；

图9(a)为本发明分级降压式钻孔裂隙探测系统中转换体结构主视图；

图9(b)为本发明分级降压式钻孔裂隙探测系统中转换体结构后视图；

图9(c)为本发明分级降压式钻孔裂隙探测系统中转换体结构侧视图；

图10为本发明分级降压式钻孔裂隙探测系统中调节螺丝结构示意图；

图11为本发明分级降压式钻孔裂隙探测系统中二级转换器结构示意图；

图12为本发明分级降压式钻孔裂隙探测系统中转换环结构示意图；

图13(a)为本发明分级降压式钻孔裂隙探测系统中内环基体结构主视图；

图13(b)为本发明分级降压式钻孔裂隙探测系统中内环基体结构侧视图；

图14为本发明分级降压式钻孔裂隙探测系统中十字丝套结构示意图；

图中：1引导头；2接头一；3漏水管；4接头二；5橡胶囊；6初级转换器；7接头三；8调节螺丝；9内弹簧；10转换体；11圆形挡板；12钻杆；13高压软管；14钻机；15放水开关；16流量表；17机械压力表；18总控开关；19电子压力表；20侧漏孔；21六角通孔；22环形水槽；23一号通水孔；24紧固圈；25漏水孔；26密封锥面；27待测岩体；28连通管；29注水空腔；30封堵空腔；31钻孔；32中心通孔；33周边通孔；34前部封堵器；35尾部封堵器；36控制操作台；37二级转换器；38外环基体；39内环基体；40转换环；41二号通水孔；42集水槽；43分水孔；44凸台；45外弹簧；46十字丝套；47分压总成；48中继腔。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

如图1-3所示，一种分级降压式钻孔裂隙探测系统，其主要包括测试探头、钻机14、钻杆12、控制操作台36。

所述测试探头主要包括前部封堵器34、尾部封堵器35、连接在前部封堵器34尾部的分压总成47，所述分压总成47通过连通管28与尾部封堵器35连接，主要包括初级转换器6和二级转换器37，所述二级转换器37套在初级转换器6外端，二者呈螺纹连接，所述封堵器由漏水管3、系列接头及橡胶囊5组成，所述橡胶囊5包绕在漏水管3外端，并与漏水管3之间形成封堵空腔30，其两端由紧固圈24固定。所述漏水管3上设置有漏水孔25，外界水源可通过漏水孔25进入所述封堵空腔30，起胀橡胶囊5，与钻孔31形成注水空腔29。

所述钻机14通过钻杆12与测试探头相连接，用以接长和推进测试探头至指定区域，所述钻杆12为空心杆，其内部可输送外界高压水源，钻杆12与测试探头之间呈螺纹连接，可拆卸。

所述控制操作台36通过高压软管13与钻杆12连接，负责向测试探头提供指定压力的外界水源，并检测压力流量等参数。

如图4所示，所述前部封堵器34由接头一2、漏水管3、接头二4和橡胶囊5组成，所述接头一2、接头二4与漏水管3呈螺纹连接，所述橡胶囊5包绕在漏水管3外部，通过紧固圈24固定在接头一2和接头二4的外部，与漏水管3间形成封堵空腔30。

所述接头一2外端螺纹连接一引导头1，所述引导头1起导向作用，用以引导测试探头在钻孔31中平顺滑动。

如图5所示，所述尾部封堵器35由两个接头三7、漏水管3和橡胶囊5组成，所述橡胶囊5通过紧固圈24固定在两个接头三7之间。

所述接头三7外部安装有一个圆形挡板11，所述圆形挡板11直径较橡胶囊5直径略大，可以阻止橡胶囊5脱落。所述圆形挡板11与接头三7之间呈螺纹连接，可拆卸，便于更换橡胶囊5。

外界水源可通过所述前部封堵器34、尾部封堵器35中漏水孔25进入封堵空腔30，起胀对应橡胶囊5与钻孔31之间形成一个注水空腔29。

如图6所示，所述分压总成47左右两端分别与连通管28、接头二4呈螺纹连接，可将连通管28中的高压水源依次经初级转换器6、二级转换器37分级转换至低压水源输送至所述注水空腔29内。

如图7所示，所述初级转换器6左右端面开有一个中心通孔32和四个周边通孔33，所述四个周边通孔33对称分布于中心通孔32周围。

所述中心通孔32左端孔径小于右端孔径，所述周边通孔33侧壁开有一侧漏孔20。

所述周边通孔33内依次安装有转换体10、内弹簧9和调节螺丝8，所述周边通孔33左侧内壁设置螺纹，可与调节螺丝8相配合，使调节螺丝8在周边通孔33一定范围内旋转压缩内弹簧9，控制转换体10的开启压力。

所述调节螺丝8侧壁开有一六角通孔21，便于旋转螺丝8、且能使反馈水压作用于所述转换体10左端面。

如图9所示，所述转换体10呈不等直径圆柱体，其左端面直径大于右端面直径，在不等直径圆柱连接部位设置一密封锥面26与所述周边通孔33内壁的密封锥面26相吻合，所述密封锥面26呈30°角。

所述转换体10内开有一“L”形一号通水孔23，在靠近转换体10左端面的圆柱形外表面开有一环形水槽22，所述一号通水孔23与所述环形水槽22相连通，在外界水源推动下，转换体10向左移动时，使环形水槽22可与所述侧漏孔20相连通。

如图11-14所示，所述二级转换器37由外环基体38、内环基体39、转换环40、外弹簧45、十字丝套46组成，所述外环基体38右端内壁设置有螺纹，套在所述初级转换器6右端的外壁上，与初级转换器6之间形成一个中继腔48。所述侧漏孔20、六角通孔21与中继腔48相连通。

所述内环基体39呈圆柱环状，其内壁设置有螺纹，包绕在连通管28外壁，外壁设置有四个凸台44，以限制所述转换环40的向左最大移动范围。所述内环基体39管壁内设置有集水槽42、分水孔43，所述分水孔43数量为4个，分别与集水槽42垂直相通，可将集水槽42中的水分流排出。

所述转换环40位于外环基体38与内环基体39中间，可沿内环基体39表面左右滑动。

所述转换环40内对应开有四个“L”形二号通水孔41，当转换环40向左移动，二号通水孔41可与所述集水槽42相连通，将中继腔48内的高压水源输送至集水槽42内，此时转换环40左端面恰与凸台44接触。所述转换环40左端面较右端面直径略大，中间连接部位设置密封锥面。

所述外弹簧45位于转换环40和十字丝套46之间，其直径与转换环40左端面直径相等。

所述十字丝套46呈“十字形”，中间部位呈圆形，内壁设置螺纹，与内环基体39相配合，可利用外部工具使十字丝套46在其上旋转，改变外弹簧45压缩程度以控制转换环40的开启压力。

如图8所示，所述初级转换器6工作原理：

(1)当转换体10满足P_中S_体左+k_内x≤P_右S_体右时，则转换体10向左移动，环形水槽22与侧漏孔20连通，向中继腔48内供水，实现初级降压；

(2)当转换体10满足P_中S_体左+k_内x≥P_右S_体右时，则转换体10向右移动，环形水槽22被周边通孔33内壁封闭，停止向中继腔48内供水；

(3)若P_右过大，为防止P_右极端水压通过分压总成47对注水空腔29部分的钻孔31内壁造成破坏，则在外界水源作用下，转换体10向左移动，直至环形水槽22移动到侧漏孔20的左端，与周边通孔33内壁形成再次封闭作用。

其中，P_中为中继腔48水源压力，一般为0.8～1MPa左右；P_右为连通管28内供给水源压力，一般为1.5MPa左右，S_体左为转换体10左端面面积，S_体右为转换体10右端面面积，k_内为内弹簧9的弹性系数，x为压缩量。

所述二级转换器37工作原理：

(1)当转换环40满足P_左S_环左+k_外x≤P_中S_环右时，则转换环40向左移动，二号通水孔41与集水槽42连通，通过分水孔43向注水空腔29进行注水观测，实现二级降压；

(2)当转换环40满足P_左S_环左+k_外x≥P_中S_环右时，则转换体40向右移动，二号通水孔41被内环基体39外壁封闭，停止向注水空腔29供水；

其中，P_左为注水空腔29观测水源压力，一般为0.2～0.5MPa左右；P_中为中继腔48水源压力，一般为0.8～1MPa左右，S_环左为转换环40左端面过水面积，S_环右为转换环40右端面过水面积，k_外为外弹簧45的弹性系数，x为压缩量。

所述控制操作台36主要包括放水开关15、流量表16、机械压力表17、总控开关18、电子压力表19等，所述放水开关15负责推进测试结束后将测试探头内压力水释放，使橡胶囊5与钻孔31脱离接触，便于钻机14推进测试探头。所述总控开关18负责外界水源的停供，所述流量表16负责检测外界水源向测试探头输入实时水量，所述机械压力表17与电子压力表19的示数相互对比检验，若大致相当，则表明压力有效。

分级降压式钻孔裂隙探测系统的观测方法，具体为：

(1)施工钻孔31：按照预先设计的施工要素，利用钻机14在拟测岩体27区域施工不同方位和倾角a的钻孔31约3～5个，钻孔31直径为89mm，长度为70m左右，并清理钻孔31内的碎屑。

(2)安装设备：安装测试探头各部件，并依次连接钻机14、钻杆12、高压软管13及控制操作台36，然后利用钻机14将测试探头移送至钻孔31的初始位置。

(3)密封检验：首先关闭控制操作台36的放水开关15，打开总控开关18，向测试探头提供检测水压，对橡胶囊5进行封堵密封性检验，若无明显漏水现象，则进行下一步操作，否则返回第二步操作，检查各部件间的连接及安装情况，然后重新进行第三步操作，直至合格为止。

(4)进行压水观测：密封检验合格后，进行压水试验，使测试探头处于初始位置，重新关闭放水开关15并打开总控开关18，向测试探头提供高压水源，经连通管28、漏水管3进入封堵空腔30，起胀前部封堵器34和尾部封堵器35的橡胶囊5，与钻孔31形成注水空腔29，调节外界水源压力逐渐升高至1.5MPa，高压水源经初级转换器6和二级转换器37转换至低压探测水源，向注水空腔29内注水，待流量表16示数稳定后，记录此时稳定时流量表16的示数Q_i并记录探测距离L_i

(5)卸压推进：关闭总控开关18，打开放水开关15，释放封堵空腔30压力，待橡胶囊5与钻孔31脱离接触后，关闭放水开关15，取新钻杆12接长测试探头，利用钻机14推进测试探头至下一探测区域，重复第四步操作，直至测完钻孔31长度为止。

(6)计算分析：根据钻孔31长度及对应观测孔段漏水量，分别绘制不同钻孔31内流量分布图，分析钻孔31长度范围内不同位置的裂隙发育特征和渗透特性，进一步结合不同方位的钻孔31倾角a和累计连续漏水段长度(即漏水量突变零点)L_n(n＝1+2+....+k),计算得到不同空间范围岩体的破坏范围。

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

尽管本文中较多的使用了诸如转换体、分压总成、二级转换器等术语，但并不排除使用其它术语的可能性，本领域技术人员在本发明的启示下对这些术语所做的简单替换，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种分级降压式钻孔裂隙的探测方法，其特征在于，所述的分级降压式钻孔裂隙探测方法所用的探测系统包括测试探头、钻机(14)、钻杆(12)和控制操作台(36)；

所述的测试探头包括封堵器和分压总成(47)；封堵器包括前部封堵器(34)和尾部封堵器(35)；分压总成(47)通过连通管(28)与尾部封堵器(35)连接，包括初级转换器(6)和二级转换器(37)，二级转换器(37)套在初级转换器(6)外端，二者呈螺纹连接；

所述的封堵器包括漏水管(3)、接头及橡胶囊(5)，橡胶囊包绕在漏水管(3)外端，并与漏水管(3)之间形成封堵空腔(30)，其两端由紧固圈(24)固定；漏水管(3)上设置有漏水孔(25)，外界水源通过漏水管(3)中的漏水孔(25)进入封堵空腔(30)，起胀橡胶囊(5)，与钻孔(31)形成注水空腔(29)；

所述的钻机(14)通过钻杆(12)与测试探头相连接，用以接长和推进测试探头至指定区域；钻杆(12)为空心杆，其内部可输送外界高压水源，钻杆(12)与测试探头之间呈螺纹连接，可拆卸；

所述的控制操作台(36)通过高压软管(13)与钻杆(12)连接，负责向测试探头提供指定压力的外界水源，并检测压力流量；

外界水源通过前部封堵器(34)、尾部封堵器(35)中漏水孔(25)进入封堵空腔(30)，起胀对应橡胶囊(5)与钻孔(31)之间形成注水空腔(29)；

所述的分压总成(47)左右两端分别与连通管(28)、接头二(4)呈螺纹连接，将连通管(28)中的高压水源依次经初级转换器(6)、二级转换器(37)分级转换至低压水源输送至注水空腔(29)内；

所述的初级转换器(6)开有中心通孔(32)和四个周边通孔(33)，四个周边通孔(33)对称分布于中心通孔(32)周围；中心通孔(32)为阶梯通口，左端孔径小于右端孔径，周边通孔(33)侧壁开有侧漏孔(20)；

所述的周边通孔(33)内依次安装有转换体(10)、内弹簧(9)和调节螺丝(8)，周边通孔(33)左侧内壁设置螺纹，与调节螺丝(8)相配合，使调节螺丝(8)在周边通孔(33)一定范围内旋转压缩内弹簧(9)，控制转换体(10)的开启压力；

所述的调节螺丝(8)侧壁开有六角通孔(21)，便于旋转调节螺丝(8)且使反馈水压作用于转换体(10)左端面；

所述的转换体(10)呈不等直径圆柱体，其左端面直径大于右端面直径，在不等直径圆柱过渡处即为密封锥面(26)，其与周边通孔(33)内壁的密封锥面(26)相吻合，密封锥面(26)呈30°角；

所述的转换体(10)内开有一“L”形一号通水孔(23)，在靠近转换体(10)左端面的圆柱形外表面开有一环形水槽(22)，一号通水孔(23)与环形水槽(22)相连通，在外界水源推动下，转换体(10)向左移动时，使环形水槽(22)与侧漏孔(20)相连通；

所述的二级转换器(37)包括外环基体(38)、内环基体(39)、转换环(40)、外弹簧(45)和十字丝套(46)，外环基体(38)右端内壁设置有螺纹，套在初级转换器(6)右端的外壁上，与初级转换器(6)之间形成中继腔(48)；侧漏孔(20)、六角通孔(21)与中继腔(48)相连通；

所述的内环基体(39)呈圆柱环状，其内壁设置有螺纹，包绕在连通管(28)外壁，外壁设置有四个凸台，以限制转换环(40)的向左最大移动范围；内环基体(39)管壁内设置有集水槽(42)、分水孔(43)，分水孔(43)数量为4个，分别与集水槽(42)垂直相通，将集水槽(42)中的水分流排出；

所述的转换环(40)位于外环基体(38)与内环基体(39)中间，沿内环基体(39)表面左右滑动；

所述的转换环(40)内对应开有四个“L”形二号通水孔(41)，当转换环(40)向左移动，二号通水孔(41)与集水槽(42)相连通，将中继腔(48)内的高压水源输送至集水槽(42)内，此时转换环(40)左端面恰与凸台(44)接触；转换环(40)左端面较右端面直径大，中间连接部位设置密封锥面(26)；

所述的外弹簧(45)位于转换环(40)和十字丝套(46)之间，其直径与转换环(40)左端面直径相等；

所述的十字丝套(46)呈“十字形”，中间部位呈圆形，内壁设置螺纹，与内环基体(39)相配合，利用外部工具使十字丝套(46)在其上旋转，改变外弹簧(45)压缩程度以控制转换环的开启压力；

所述的初级转换器(6)工作原理：

(1)当转换体(10)满足P_中S_体左+k_内x≤P_右S_体右时，则转换体(10)向左移动，环形水槽(22)与侧漏孔(20)连通，向中继腔(48)内供水，实现初级降压；

(2)当转换体(10)满足P_中S_体左+k_内x≥P_右S_体右时，则转换体(10)向右移动，环形水槽(22)被周边通孔(33)内壁封闭，停止向中继腔(48)内供水；

(3)若P_右过大，为防止P_右极端水压通过分压总成(47)对注水空腔(29)部分的钻孔内壁造成破坏，则在外界水源作用下，转换体(10)向左移动，直至环形水槽(22)移动到侧漏孔(20)的左端，与周边通孔(33)内壁形成再次封闭作用；

其中，P_中为中继腔(48)水源压力，为0.8～1MPa；P_右为连通管(28)内供给水源压力，为1.5MPa，S_体左为转换体(10)左端面面积，S_体右为转换体(10)右端面面积，k_内为内弹簧(9)的弹性系数，x为压缩量；

所述的二级转换器(37)工作原理：

(1)当转换环(40)满足P_左S_环左+k_外x≤P_中S_环右时，则转换环(40)向左移动，二号通水孔(41)与集水槽(42)连通，通过分水孔(43)向注水空腔(29)进行注水观测，实现二级降压；

(2)当转换环(40)满足P_左S_环左+k_外x≥P_中S_环右时，则转换体(40)向右移动，二号通水孔(41)被内环基体(39)外壁封闭，停止向注水空腔(29)供水；

其中，P_左为注水空腔(29)观测水源压力，为0.2～0.5MPa；P_中为中继腔(48)水源压力，为0.8～1MPa，S_环左为转换环(40)左端面过水面积，S_环右为转换环(40)右端面过水面积，k_外为外弹簧(45)的弹性系数，x为压缩量；

所述的控制操作台(36)包括放水开关(15)、流量表(16)、机械压力表(17)、总控开关(18)和电子压力表(19)，放水开关(15)负责推进测试结束后将测试探头内压力水释放，使橡胶囊(5)与钻孔(31)脱离接触，便于钻机(14)推进测试探头；总控开关(18)负责外界水源的停供，流量表(16)负责检测外界水源向测试探头输入实时水量，机械压力表(17)与电子压力表(19)的示数相互对比检验，若大致相当，则表明压力有效；

具体步骤如下：

(1)施工钻孔(31)：按照预先设计的施工要求，利用钻机(14)在待测岩体(27)区域施工不同方位和倾角a的钻孔3～5个，钻孔(31)直径为89mm，长度为70m左右，并清理钻孔(31)内的碎屑；

(2)安装设备：安装测试探头各部件，并依次连接钻机(14)、钻杆(12)、高压软管(13)及控制操作台(36)，然后利用钻机(14)将测试探头移送至钻孔(31)的初始位置；

(3)密封检验：首先关闭控制操作台(36)的放水开关(15)，打开总控开关(18)，向测试探头提供检测水压，对橡胶囊(5)进行封堵密封性检验，若无明显漏水现象，则进行下一步操作，否则返回步骤(2)操作，检查各部件间的连接及安装情况，直至合格为止；

(4)进行压水观测：密封检验合格后，进行压水试验，使测试探头处于初始位置，重新关闭放水开关(15)并打开总控开关(18)，向测试探头提供高压水源，经连通管(28)、漏水管(3)进入封堵空腔(30)，起胀前部封堵器(34)和尾部封堵器(35)的橡胶囊(5)，与钻孔(31)形成注水空腔(29)，调节外界水源压力逐渐升高至1.5MPa，高压水源经初级转换器(6)和二级转换器(37)转换至低压探测水源，向注水空腔(29)内注水，待流量表示数稳定后，记录此时稳定时流量表的示数Q_i并记录探测距离L_i；

(5)卸压推进：关闭总控开关(18)，打开放水开关(15)，释放封堵空腔(30)压力，待橡胶囊(5)与钻孔(31)脱离接触后，关闭放水开关(15)，取另一钻杆(12)接长测试探头，利用钻机(14)推进测试探头至下一探测区域，重复步骤(4)操作，直至测完钻孔长度为止；

(6)计算分析：根据钻孔(31)长度及对应观测孔段漏水量，分别绘制不同钻孔内流量分布图，分析钻孔长度范围内不同位置的裂隙发育特征和渗透特性，进一步结合不同方位的钻孔倾角a和累计连续漏水段长度L_n，计算得到不同空间范围岩体的破坏范围。

2.根据权利要求1所述的探测方法，其特征在于，所述的前部封堵器(34)由接头一(2)、漏水管(3)、接头二(4)和橡胶囊(5)，接头一(2)、接头二(4)与漏水管(3)呈螺纹连接，橡胶囊(5)包绕在漏水管(3)外部，通过紧固圈(24)固定在接头一(2)和接头二(4)的外部，与漏水管(3)间形成封堵空腔(30)；所述的接头一(2)外端螺纹连接引导头，引导头(1)起导向作用，用以引导测试探头在钻孔(31)中平顺滑动。

3.根据权利要求1或2所述的探测方法，其特征在于，所述的尾部封堵器(35)包括两个接头三(7)、漏水管(3)和橡胶囊(5)，橡胶囊(5)通过紧固圈(24)固定在两个接头三(7)之间。

4.根据权利要求3所述的探测方法，其特征在于，所述的接头三(7)外部安装有圆形挡板(11)，圆形挡板(11)直径较橡胶囊(5)直径大，阻止橡胶囊(5)脱落；圆形挡板(11)与接头三(7)之间呈螺纹连接，可拆卸，便于更换橡胶囊(5)。