CN110043249A - 一种竖井水下构筑封水层监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种竖井水下构筑封水层监测装置，包括提升装置、水位监测装置、浆液取样装置和深井成像仪，所述的提升装置有若干个，水位监测装置包括万用表、电线、绝缘板和电极头，所述电极头安装在绝缘板上，所述电线一端穿过绝缘板与电极头连接、另一端与万用表连接，浆液取样装置包括管体、浆液进入口和密封板，所述浆液进入口设置在管体侧壁上，密封板与管体连接，所述提升装置有若干个、分别与深井成像仪和管体连接。采用了这种结构后，实现对浆液在井筒内高度变化、水位上涨高度变化、浆液随灌入量的变化等情况进行全程监测，确保注浆构筑封水层一次性成功率，提高构筑封水层的可靠性。

Description

一种竖井水下构筑封水层监测装置

技术领域

本发明涉及一种竖井水下构筑封水层监测装置。

背景技术

随着国内外矿业开发深度的逐渐增加，竖井特别是深度千米以上的竖井工程越来越多，突水淹井的概率相对增大。竖井突水淹井注浆构筑封水层作为竖井突水淹井灾害治理的主动最有效的方法，将越来越多的在工程实践中得以应用。到目前为止，国内外关于竖井注浆构筑封水层治理突水淹井的技术研究中，在浆液注入量控制方面，多数都是根据施工经验计算浆液注入量，当浆液灌入量达到理论预估量时停止灌浆，养护一定龄期后通过排水来验证封水层封水效果。采用这种方式，如果浆液预计的灌入量比实际需求量要少，会导致封水层浆液结石体厚度不足以抵抗突水部位水压；而预计灌入量比实际需求量要大的情况，虽然实现封堵涌水的目的，但是造成投入成本增加。造成上述情况最根本的原因就是没有在注浆构筑封水层过程中实时进行监测。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中没有在注浆构筑封水层过程中实时进行监测的问题。

本发明采用的技术方案是：一种竖井水下构筑封水层监测装置，包括提升装置、水位监测装置、浆液取样装置和深井成像仪，所述的提升装置有若干个，水位监测装置包括万用表、电线、绝缘板和电极头，所述电极头安装在绝缘板上，所述电线一端穿过绝缘板与电极头连接、另一端与万用表连接，浆液取样装置包括管体、浆液进入口和密封板，所述浆液进入口设置在管体侧壁上，密封板与管体连接，所述提升装置有若干个、分别与深井成像仪和管体连接。

作为本发明的进一步改进，它还包括实心圆球和悬挂孔，所述的实心圆球与管体底部固定连接，密封板有一个且该密封板分为两半、均连接于管体顶部两侧、其中至少一半与管体顶部活动连接，悬挂孔开设在管体侧壁上且位于浆液进入口上方，其中一个提升装置通过悬挂孔实现与管体的连接。

一种竖井水下构筑封水层监测方法：包括使用本发明中的竖井水下构筑封水层监测装置，它还包括以下步骤：

步骤一：将深井成像仪放置在突水工作面以上一定高度，浆液取样装置放置在突水工作面以上一定高度，水位监测装置放置在井筒内水面以上一定高度；

步骤二：待深井成像仪监测到井筒内浆液高度达到一定高度时，下放浆液取样装置至突水作业面，同时将深井成像仪向上提升一定距离，下放水位监测仪监测井筒水面变化情况；

步骤三：将浆液取样装置提升至地面，取出浆液查看浆液浓度情况；

步骤四：综合分析水面变化数据、灌入量数据、取样器内浆液浓度等资料，判读是否需要提升射浆管；

步骤五：按照上述步骤循环，直至判定封水层浆液高度能够满足堵水封水要求时停止灌注作业。

本发明的有益效果是：采用了这种结构后，实现对浆液在井筒内高度变化、水位上涨高度变化、浆液随灌入量的变化等情况进行全程监测，确保注浆构筑封水层一次性成功率，提高构筑封水层的可靠性。

附图说明

图1为本发明中水位监测装置的示意图。

图2为本发明中中浆液取样装置的示意图。

图3为本发明使用示意图，表示的是构筑封水层工作开始时的状态，图中长度尺寸标注的单位为毫米。

图4为本发明使用示意图，表示的是深井成像仪监测到井筒内浆液高度达到一定高度时的状态。

图5为工作流程图。

图中所示：提升装置1、水位监测装置2、浆液取样装置3、深井成像仪4，万用表5、电线6、绝缘板7、电极头8、管体9、浆液进入口10、密封板11、实心圆球12、悬挂孔13。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

实施例1：一种竖井水下构筑封水层监测装置，包括提升装置1、水位监测装置2、浆液取样装置3和深井成像仪4，所述的提升装置有若干个，水位监测装置包括万用表5、电线6、绝缘板7和电极头8，所述电极头安装在绝缘板上，所述电线一端穿过绝缘板与电极头连接、另一端与万用表连接，浆液取样装置包括管体9、浆液进入口10和密封板11，所述浆液进入口设置在管体侧壁上，密封板与管体连接，所述提升装置有若干个、分别与深井成像仪和管体连接。

实施例2与实施例1的区别在于：它还包括实心圆球12和悬挂孔13，所述的实心圆球与管体底部固定连接，密封板有一个且该密封板分为两半、均连接于管体顶部两侧、其中至少一半与管体顶部活动连接，悬挂孔开设在管体侧壁上且位于浆液进入口上方，其中一个提升装置通过悬挂孔实现与管体的连接。

本发明中，提升装置可以采用现有技术中稳车、卷扬机、绞车等等设备。水位监测装置监测过程中，当电极头碰触到水面时形成回路，这时万用表显示数字发生变化，利用刻度标尺计算出井筒内水位高度（当然也可以预先在电线上做刻度，这样直接观察电线就能够判断井筒内水位高度）。水位水位监测装置也可以与提升装置连接，便于调整水位监测装置的所在高度。浆液取样装置最好利用Ø108mm×4mm×0.5m或Ø108mm×4mm×0.7m的无缝钢管制作，材质为Q235。管体中上部开设浆液进入口。浆液取样装置底部最好增加配重（具体的用实心圆球实现，设置是需注意保证浆液取样装置底部的密封），密封板的设置有多种方式，例如在不设置配重的情况下采用两块密封板分别封堵管体上下（取样时，仅从浆液进入口浆液取样装置内），例如密封板有一个且该密封板分为两半、均连接于管体顶部两侧、其中至少一半与管体顶部活动连接，这样密封板为活动密封板，可以是其中一半管体顶部活动连接、另一半与管体顶部固定连接，也可以两半均与顶部活动连接（类似对开门结构）。浆液取样装置与提升装置连接的方式有多种，例如在管体表面设置挂钩，例如在管体表面开设悬挂孔。使用时浆液取样装置下放至指定位置后浆液由浆液进入口进入浆液取样装置内（如果采用了活动密封板，当取样装置下放过程中，受井筒内水浮力影响顶部的活动密封板打开，提升过程中受井筒内水阻力影响活动密封板关闭，尽可能地避免了提升过程中取样器内浆液稀释，最大程度上反映取样位置的浆液浓度情况）。深井成像仪采用现有技术的深井成像仪，由防水耐压的高清摄像头、数据线和深度传感器组成。使用时准备一个用于数据采集处理的计算机与将深井成像仪信号连接，从而清楚的反映水下情况清晰。

采用了本发明后，在构筑封水层过程中实现井下可视化处理，利用深井成像仪对突水部位以及井底进行查看判断，利用浆液取样装置可以直观反映取样位置处的浆液浓度情况，及时调整浆液灌注量，保证堵水效果。同时一旦构筑过程中出现预计浆液灌入量偏少时，能够及时补充浆液量；发现浆液灌入量小于预计量但已经可以满足封水堵水要求时停止灌注作业，可节约浆液量减少投入成本，同时可以确保封水层堵水效果到达预期目标。这样，综合分析井筒水面变化情况、灌注量、取样浆液浓度、井筒内浆液高度等数据，能够预判堵水效果，为封水层构筑质量提供了有利保障，一定程度上避免了因材料准备不足导致堵水失败或材料准备过多造成材料浪费。

本发明中的竖井水下构筑封水层监测装置使用方法如下：

步骤一：将深井成像仪放置在突水工作面以上一定高度（例如0.5m处），浆液取样装置放置在突水工作面以上一定高度（例如5.5m处），水位监测装置放置在井筒内水面以上一定高度（例如0.5m处）；

步骤二：待深井成像仪监测到井筒内浆液高度达到一定高度时（例如0.5m），下放浆液取样装置至突水作业面，同时将深井成像仪向上提升一定距离（例如0.5m），下放水位监测仪监测井筒水面变化情况；

步骤三：将浆液取样装置提升至地面，取出浆液查看浆液浓度情况；

步骤四：综合分析水面变化数据、灌入量数据、取样器内浆液浓度等资料，判读是否需要提升射浆管；

步骤五：按照上述步骤循环，直至判定封水层浆液高度能够满足堵水封水要求时停止灌注作业。

本领域技术人员应当知晓，本发明的保护方案不仅限于上述的实施例，还可以在上述实施例的基础上进行各种排列组合与变换，在不违背本发明精神的前提下，对本发明进行的各种变换均落在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种竖井水下构筑封水层监测装置，其特征在于：包括提升装置、水位监测装置、浆液取样装置和深井成像仪，所述的提升装置有若干个，水位监测装置包括万用表、电线、绝缘板和电极头，所述电极头安装在绝缘板上，所述电线一端穿过绝缘板与电极头连接、另一端与万用表连接，浆液取样装置包括管体、浆液进入口和密封板，所述浆液进入口设置在管体侧壁上，密封板与管体连接，所述提升装置有若干个、分别与深井成像仪和管体连接。

2.根据权利要求1所述的一种竖井水下构筑封水层监测装置，其特征在于：它还包括实心圆球和悬挂孔，所述的实心圆球与管体底部固定连接，密封板有一个且该密封板分为两半、均连接于管体顶部两侧、其中至少一半与管体顶部活动连接，悬挂孔开设在管体侧壁上且位于浆液进入口上方，其中一个提升装置通过悬挂孔实现与管体的连接。

3.一种竖井水下构筑封水层监测方法：其特征在于：包括权利要求1或2中的竖井水下构筑封水层监测装置，使用步骤如下：

步骤一：将深井成像仪放置在突水工作面以上一定高度，浆液取样装置放置在突水工作面以上一定高度，水位监测装置放置在井筒内水面以上一定高度；

步骤二：待深井成像仪监测到井筒内浆液高度达到一定高度时，下放浆液取样装置至突水作业面，同时将深井成像仪向上提升一定距离，下放水位监测仪监测井筒水面变化情况；

步骤三：将浆液取样装置提升至地面，取出浆液查看浆液浓度情况；

步骤四：综合分析水面变化数据、灌入量数据、取样器内浆液浓度等资料，判读是否需要提升射浆管；

步骤五：按照上述步骤循环，直至判定封水层浆液高度能够满足堵水封水要求时停止灌注作业。