CN113027513B - 井下分段仰孔注水预测裂隙带的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下分段仰孔注水预测裂隙带的装置，属于煤矿测试领域，包括注水封堵器，第一注水管路既通向注水封堵器的两个封堵胶囊内的相应位置，也通向注水口，注水口设置有开启压力大于封堵胶囊膨胀压力的注水安全阀。本发明还公开了一种井下分段仰孔注水预测裂隙带的方法，向第一注水管路注水时，首先使封堵胶囊注水，当封堵胶囊膨胀至将钻孔封堵时，将注水压力调节至大于等于阀门启动压力，开始向两封堵胶囊之间的封堵段注水。本发明使现有的两条管路合并成为一条，简化了注水管路的结构，降低了成本，简化了操作步骤，提高了装置的寿命，避免注水管路发生缠绕，稳定性高，适用于所有裂隙带的预测。

Description

井下分段仰孔注水预测裂隙带的装置及方法

技术领域

本发明属于煤矿测试领域，具体地说是一种井下分段仰孔注水预测裂隙带的装置及方法。

背景技术

在煤炭开采的过程中，随着煤层的开采，上覆岩层会遭到破坏从而发生移动，从上到下依次形成冒落带、裂隙带和弯曲下沉带，俗称“三带”。在进行煤炭开采过程中，随着工作面的掘进，覆岩裂隙带会进行垮落，使得大量瓦斯气体释放出来，引起瓦斯爆炸、瓦斯突出等灾害，对工作人员的生命安全造成严重威胁。因此，需要对裂隙带中赋存的瓦斯气体进行抽采。而抽采过程中，最关键的就是准确预测裂隙带的高度及范围。

相关技术中，裂隙带的预测方法主要有现场实测、数值分析、井下仰孔测漏法等。其中，井下仰孔测漏法是通过在巷道或工作面上打小口仰孔，将注水封堵器布设于钻孔内，分段注水，测定漏失量以推测覆岩中裂隙发育情况的方法。

注水封堵器的两端为封堵胶囊，中间为注水口，两条注水管路中的其中一条用于向封堵胶囊注水，另一条管路用于向注水口注水，当封堵胶囊充满后，对仰孔产生封堵作用，此时再向中间的注水口注水，测定漏失量，推测覆岩中裂隙发育情况。由于对封堵胶囊和注水口设置了两组注水回路，结构较为复杂，增加了不必要的成本，使用时需要分别控制两组回路，操作复杂。且对于钻头一体式的注水封堵器，钻头的回转运动还会使注水管路发生缠绕，影响注水，并且容易磨损破裂，影响工作效率，甚至导致预测失败。

发明内容

为解决现有技术中存在的以上不足，本发明旨在提供一种井下分段仰孔注水预测裂隙带的装置及方法，以达到简化结构和操作步骤，提高效率，避免管路之间缠绕的目的。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种井下分段仰孔注水预测裂隙带的装置，包括注水封堵器，所述注水封堵器包括管体，管体上设置有两个用于封堵钻孔的封堵胶囊，所述两个封堵胶囊之间设置有用于向钻孔注水的注水口，所述管体中设置有与第一水源相连的第一注水管路，所述第一注水管路既通向两个封堵胶囊内的相应位置，也通向注水口，所述注水口设置有开启压力大于封堵胶囊膨胀压力的注水安全阀。

作为对本发明的限定：所述注水安全阀的开启压力比封堵胶囊的膨胀压力至少大0.5MPa。

作为对本发明的限定：所述注水安全阀包括与注水口相连的阀套，所述阀套远离注水口一端为封闭结构，所述阀套壁上设置有出水孔，所述阀套内与出水孔相对应的位置设置有用于封堵出水孔的封堵弹块，所述封堵弹块远离注水口一侧通过弹性体连接于阀套的内壁，使封堵弹块在注水口的水压下向阀套远离注水口的一侧移动。

作为对本发明的限定：所述注水封堵器的管体与第一水源之间设置有水压调节阀、进水阀、水流压力表、水流流量表和放水放气阀。

作为对本发明的限定：所述注水封堵器远离地面的端部连接有钻头，所述注水封堵器靠近地面的一端连接有钻杆。

作为对本发明的限定：所述注水封堵器与钻杆之间设置有万向接头，所述万向接头包括外圈和套接于外圈内部的、与外圈之间可相对转动的内圈，所述注水封堵器和钻杆均连接于万向接头的内圈，所述外圈的内径大于所述内圈的外径，并在内圈与外圈之间设置有一对密封圈，使内圈与外圈之间的两密封圈内部形成水流通道，所述外圈上设置有与水流通道相连的进水口，所述进水口的另一端与第一水源相连，所述内圈内部设置有与水流通道相连的第一注水管路，所述内圈的第一注水管路与注水封堵器的管体中的第一注水管路相连，使第一水源由进水口进入水流通道，再经过内圈的第一注水管路，流向注水封堵器中的第一注水管路，最终流向封堵胶囊和注水口。

作为对本发明的限定：所述密封圈远离水流通道的一端设置有轴承。

作为对本发明的限定：所述轴承与密封圈之间设置有用于轴向限位的稳定插销。

作为对本发明的限定：所述钻杆中设置有与第二水源相连的第二注水管路，所述万向接头的内圈中、注水封堵器的管体中，和钻头中相应的也设置有第二注水管路，使钻杆、万向接头、注水封堵器、钻头中的第二注水管路依次相连，并在钻头上设置出水口，水流由钻头的出水口流出。

本发明还公开了一种井下分段仰孔注水预测裂隙带的方法，使用井下分段仰孔注水预测裂隙带的装置完成，将井下分段仰孔注水预测裂隙带的装置放置在钻孔后，向第一注水管路注水时，首先调节注水压力至大于等于封堵压力小于阀门启动压力，使封堵胶囊注水，此时注水口无水流流出，当封堵胶囊膨胀至将钻孔封堵时，将注水压力调节至大于等于阀门启动压力小于封堵胶囊极限压力，使水流由注水口流出，开始向两封堵胶囊之间的封堵段注水，并根据注水情况做相应记录分析；其中，封堵压力=注水封堵器所在高度的水压+封堵胶囊的膨胀压力，封堵胶囊的膨胀压力=封堵胶囊在地面高度时膨胀至仰孔直径所需的最小水压，阀门启动压力=注水口所在高度的水压+注水安全阀的开启水压，封堵胶囊的极限压力=封堵胶囊所能承受的最大水压。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的有益效果在于：

（1）本发明将封堵胶囊的注水管路和注水口的注水管路合二为一，并在注水口上设置了注水安全阀，由于注水安全阀的开启压力大于封堵胶囊的膨胀压力，因此当注水管路向封堵胶囊注水时，注水安全阀不会开启，当水压升高使注水安全阀开启时，封堵胶囊在仰孔中已经胀满，不会继续注水，通过一条注水管路实现了两种注水方式，使现有的两条管路合并成为一条，简化了注水管路的结构，不仅降低了成本，而且简化了操作步骤，从一定程度上还降低了管路之间发生缠绕的风险，；

（2）本发明在注水封堵器的一端设置有钻头，另一端设置有钻杆，通过本发明中的装置既可以实现钻孔，也可以实现注水预测裂隙带，结构更加简单，在操作时省去了将钻头退出的动作，使用更加便捷；并且在钻杆中设置有与第二水源相连的第二注水管路，第二注水管路中的水流通向钻头，对工作中的钻头起到降温作用，提高了钻头的寿命；

（3）本发明在注水封堵器与钻杆之间设置有万向接头，万向接头包括可相对转动的外圈和内圈，并在外圈与内圈之间形成了水流通道，钻杆和注水封堵器与内圈相连，即在使用过程中内圈随钻杆和注水封堵器转动，由于外圈与内圈之间可相对转动，使内圈在转动时，外圈保持静止，因此在外圈上设置与水流通道相连的进水口可以保证在内圈随钻头转动时，与第一水源相连的进水口可以相对静止，进而避免注水管路发生缠绕，保证注水效率，提高装置的使用寿命；并且在外圈和内圈之间设置有轴承，使外圈与内圈之间的相对转动更加平稳、顺滑，增加了装置的稳定性。

综上所述，本发明使现有的两条管路合并成为一条，简化了注水管路的结构，降低了成本，简化了操作步骤，在钻杆中设置有第二注水管路对工作中的钻头起到降温作用，提高了装置的寿命，当内圈随钻头转动时，进水口可以相对静止，避免注水管路发生缠绕，稳定性高，适用于所有裂隙带的预测。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明作更进一步详细说明。

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例1中注水安全阀的状态示意图一；

图3为本发明实施例1中注水安全阀的状态示意图二；

图4为本发明实施例2的结构示意图；

图5为本发明实施例2中万向接头的结构示意图。

图中：1-管体，2-第一注水管路，3-封堵胶囊，4-注水口，5-注水安全阀，6-阀套，7-螺纹套，8-封堵帽，9-封堵片，10-出水孔，11-封堵弹块，12-弹簧，13-凸缘，14-第一水源，15-水压调节阀，16-进水阀，17-水流压力表，18-水流流量表，19-放水放气阀，20-钻头，21-钻杆，22-第二注水管路，23-第二水源，24-万向接头，25-外圈，26-内圈，261-实心柱，262-对称套，27-密封圈，28-水流通道，29-进水口，30-轴承，31-连接管，32-稳定插销。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的井下分段仰孔注水预测裂隙带的装置及方法为优选实施例，仅用于说明和解释本发明，并不构成对本发明的限制。

本发明所述的“上”“下”“左”“右”等方位用词或位置关系，是基于本发明说明书附图的方位关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗指的装置或元件必须具有的特定的方位、为特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护的内容的限制。

实施例1  井下分段仰孔注水预测裂隙带的装置

本实施例如图1～图3所示，为一种井下分段仰孔注水预测裂隙带的装置，包括注水封堵器。

注水封堵器包括与第一水源14相连的管体1，管体1为杆状结构，管体1中设置有与第一水源14相连的第一注水管路2，在管体1靠近两个端部的位置各套接有一个用于封堵钻孔的封堵胶囊3，本实施例中的钻孔为仰孔，第一注水管路2在封堵胶囊3的位置设置有开口，使第一注水管路2通向封堵胶囊3内部，通过第一注水管路2由第一水源14向两个封堵胶囊3内注水。在两个封堵胶囊3之间的管体1上设置有用于向仰孔内注水的注水口4，第一注水管路2与注水口4相连，通过第一注水管路2由第一水源14向注水口4注水。即第一注水管路2既通向两个封堵胶囊3内的相应位置，也通向注水口4。

在注水口4上设置有开启压力大于封堵胶囊3膨胀压力的注水安全阀5。如图2、图3所示（图中箭头方向为水流方向），注水安全阀5包括与注水口4相连的阀套6，在阀套6开口的端部螺纹连接有螺纹套7，通过螺纹套7设置有外螺纹，在注水口4端部的内壁设置有内螺纹，使注水口4与阀套6螺纹连接。阀套6远离注水口4一端为封闭结构，为了便于加工，在阀套6远离注水口4一端设置有螺纹连接的封堵帽8，封堵帽8内设置有封堵片9，并在封堵片9与封堵帽8之间设置有密封圈27，将阀套6远离注水口4一端通过密封安装式的结构封堵。在阀套6壁上设置有出水孔10，为了增大出水量，本实施例中的出水孔10沿阀套6的周向设置有多个。在阀套6内与出水孔10相对应的位置设置有用于封堵出水孔10的封堵弹块11，该封堵弹块11的直径与阀套6的内径相匹配。封堵弹块11远离注水口4的一侧，通过弹性体连接于阀套6的内壁，本实施例中，弹性体为弹簧12，当然，弹性体也可以为橡胶块等具有弹性的物体。如图2所示，当水压较小时，封堵弹块11主要受到弹簧12向右的力，使封堵弹块11位于螺纹套7的的端部被螺纹套7所定位，此时封堵胶囊3与螺纹套7形成密闭结构，水无法从注水口4流出。如图3所示，当水压较大时，封堵弹块11主要受到注水的压力，由于该压力向左，使封堵弹块11克服弹簧12的弹力，将弹簧12压缩，使封堵弹块11在注水口4的水压下向阀套6远离注水口4的一侧移动，即使封堵弹块11向左运动，使水能够由出水孔10流出，从而向仰孔内注水。

为了增强封堵状态下即图2状态下的密闭性，在螺纹套7朝向封堵弹块11一端的内径变大，在封堵弹块11朝向螺纹套7的一端相应的设置有与该增大后的内径相匹配的凸缘13，凸缘13的设置，能顾增大封堵面积，提高封堵效果，进一步的，封堵弹块11朝向螺纹套7一侧或该凸缘13可以为橡胶材质，能够进一步增强密封性。

为了满足注水效果，本实施例中的第一水源14为高压水源，进行裂隙带预测时，首先通过第一水源14向封堵胶囊3内注水，由于注水安全阀5的开启压力大于封堵胶囊3的膨胀压力，此时注水口4尚未开启。当封堵胶囊3膨胀至将仰孔堵住时，水流无法继续进入，此时加大水压至注水安全阀5能够开启，注水安全阀5开启后即向两封堵胶囊3之间的仰孔内注水，注水安全阀5由于此时在仰孔中已胀满则不再有水能够继续注入，通过水流情况可以进行裂隙带的预测。本实施例中，注水安全阀5的开启压力可以通过调整弹簧12的弹性系数而调整，为了更好的满足上述功能，注水安全阀5的开启压力比封堵胶囊3的膨胀压力至少大0.5MPa，该压力差中一部分组成是为了保证封堵胶囊3在注水时，注水安全阀5不会出水，一部分组成是为了弥补较高的封堵胶囊3的高度带来的压力差，另一部分组成则是压力的试验误差。其中，封堵胶囊3的膨胀压力为，封堵胶囊3在地面高度时膨胀至仰孔直径所需的最小压力。

为了便于水压的调节，进一步的，在注水封堵器的管体1与第一水源14之间，即第一出水管路靠近第一水源14的位置，从靠近第一水源14到远离第一水源14依次设置有水压调节阀15、进水阀16、水流压力表17、水流流量表18和放水放气阀19。水压调节阀15可以灵活调节控制输水压力，进水阀16为控制水流的开关，水流压力表17连接于水压调节阀15，可以直观的显示输入至第一注水管路2内的水的压力，水流流量表18可以直观的显示输入至第一注水管路2内的水的流量，从而算出流入裂隙带的水的漏失流量，放水放气阀19位于最远离第一水源14一侧，打开放水放气阀19开关即可释放封堵空腔内的水和压力，待封堵胶囊3中水和气排完之后，便可推进探测下一个区域。

使用本实施例进行裂隙带的预测时，首先将本实施例放置入仰孔内的相应孔段，调节进水压力，至使水流能够流进封堵胶囊3且不会使注水安全阀5开启，打开进水阀16使水流由第一水源14流向注水封堵器，同时打开放水放气阀19，排出装置内空气，使水源顺利进入注水封堵器，当放水放气阀19有水流出时装置内气体基本排空，关闭放水放气阀19并持续注水，当封堵胶囊3膨胀至不再进水时，在仰孔内形成一定长度的双端封堵孔段，此时调节水压至注水安全阀5开启，开始向该封堵孔段中注水，记录水流流量等相关数据后（由于此部分为常规操作，在此不做赘述），打开放水放气阀19，将本实施例内的积水泄出，移动至下一孔段，重复上述操作即可。

实施例2  井下分段仰孔注水预测裂隙带的装置

本实施例如图4、图5所示，为一种井下分段仰孔注水预测裂隙带的装置，包括注水封堵器，注水封堵器的一端设置有钻头20，另一端设置有钻杆21，能够在钻孔后直接利用本实施例进行裂隙带的预测。

本实施例中的注水封堵器与实施例1中注水封堵器的结构基本相同，与水源的连接方式也与实施例1基本相同，此相同部分参见实施例1即可。

如图4所示（图中箭头为钻头20的水流示意），在注水封堵器远离地面的端部，通过螺纹连接设置有钻头20，在注水封堵器靠近地面的端部，通过螺纹连接设置有钻杆21。由于钻头20在钻进过程中会产生热量，为了更好的散热，本实施例中还设置有通向钻头20的第二注水管路22。第二注水管路22中的水流由与第二注水管路22相连的第二水源23提供，在钻杆21中、注水封堵器的管体1中，一级钻头20中均设置有与第二水源23相连的第二注水管路22，且钻头20中的第二注水管路22为与外界连通的通路，使第二水源23中的水经过钻杆21、注水封堵器的管体1，流向钻头20，最终由钻头20的通路中流出，起到降温作用。

由于本实施例将钻头20的结构整合，因此在钻头20的钻进过程中，钻杆21会带动注水封堵器旋转，使注水封堵器连接的外露部分的第一注水管路2发生旋转缠绕，为了使钻头20在转动过程中，注水封堵器连接的外露部分的第一注水管路2保持静止，在注水封堵器与钻杆21之间设置有万向接头24。

如图5所示，万向接头24包括外圈25，外圈25为两端具有开口的中空管结构，在外圈25内套接有与外圈25之间可相对转动的内圈26，本实施例中的内圈26包括实心柱261，和过盈配合套接在实心柱261外的一对对称套262，且对称套262之间具有一定距离。其中外圈25的内径大于对称套262的外径，使外圈25和内圈26之间形成一条通道。在外圈25与内圈26的该通道之间设置有一对密封圈27，密封圈27通过在内圈26上设置的相应的定位槽定位。密封圈27的设置，使内圈26与外圈25之间的通道中位于两密封圈27之间的部分形成水流通道28，无论内圈26与外圈25之间如何发生相对转动，均不会影响水流通道28内的水流。在外圈25上开设有与水流通道28相连的进水口29，该进水口29的另一端与第一水源14相连。实心柱261内也设置有相应的第一注水管路2，该部分的第一注水管路2由内圈26的两对称套262之间开始，经过直角转弯后向注水封堵器延伸，形成横放的“L”形结构的通道，即该部分的第一注水管路2的进水端与水流通道28相连，出水端与注水封堵器的管体1中的第一注水管路2相连，使第一水源14由进水口29进入万向接头24的水流通道28，再经过内圈26的第一注水管路2，流向注水封堵器中的第一注水管路2，最终流向封堵胶囊3和注水口4。对称套262的设置，能够使实心柱261承受的压力更加均匀，当然，也可以将实心柱261和对称套262设置成为一体结构。进一步的，由于内圈26和外圈25之间能够相对转动，在外圈25和内圈26之间形成的通道上还设置有用于减小摩擦的轴承30，本实施例中的轴承30在两个密封圈27远离水通道的一端各设置有一个，轴承30靠近水流通道28的一端通过设置在内圈26和外圈25相应的安装肩定位，轴承30远离水流通道28的一端通过焊接在内圈26上的连接管31定位。在两连接管31的端部均设置有内螺纹，钻杆21通过相应连接管31的内螺纹与万向接头24连接，注水封堵器的管体1也通过相应连接管31的内螺纹与万向接头24相连，即注水封堵器和钻杆21均连接于万向接头24的内圈26，第一水源14连接于万向接头24的外圈25，能够在万向接头24的内圈26随钻杆21转动时，与第一水源14连接的外露部分的第一注水管路2保持静止，从而避免外露部分的管路发生缠绕。为了进一步的定位内圈26与外圈25的转动连接关系，在轴承30与密封圈27之间设置有用于轴向限位的稳定插销32，稳定插销32为条形结构，在设置稳定插销32的内圈26和外圈25上设置有与稳定插销32相匹配的凹槽，在外圈25的凹槽处还设置有开孔（图中未示出），安装时将稳定插销32沿该开孔插入后与外圈25焊接即可。为了保证结构的稳定性，在每个轴承30与密封圈27之间均设置有两个稳定插销32。

由于本实施例设置了用于给钻头20降温的第二注水管路22，相应的在万向接头24的实心柱261内设置有能够与钻杆21中的第二注水管路22和注水封堵器的管体1中的第二注水管路22相连通的第二注水管路22，由于钻杆21和注水封堵器在钻进过程中需要转动，因此本实施例中万向接头24内的第二注水管路22开设在实心柱261的轴心，相应的，钻杆21内的第二注水管路22也开设在钻杆21的轴心，注水封堵器内的第二注水管路22设置在管体1的轴心，钻头20内的第二注水管路22也设置在钻头20的轴心，使钻杆21、万向接头24、注水封堵器、钻头20中的第二注水管路22依次相连，并在钻头20上设置出水口，水流由钻头20的出水口流出。

使用本实施例进行裂隙带的预测时，首先可用本实施例进行钻孔，开启第二水源23，使水流从钻头20流出，开启钻头20即可进行钻进，当钻进到设定高度后，按照实施例1中方法使用注水封堵器即可。

实施例3  井下分段仰孔注水预测裂隙带的方法

本实施例为一种井下分段仰孔注水预测裂隙带的方法，使用实施例2中的井下分段仰孔注水预测裂隙带的装置完成，包括以下步骤：

安装设备：将钻机的钻杆21与第二水源23相连，将第一注水管路2的外露部分连接至万向接头24外圈25的进水口29上，将钻杆21、万向接头24、注水封堵器、钻头20依次相连。

装置推进：开启第二水源23，依靠钻头20的旋转向孔的深部送进，向斜上方送进至裂隙带大致高度处，形成仰孔。钻杆21向深部送进时保持旋转推进方式进行，通过加减钻杆21的数量来改变钻杆21总长度，进而控制注水封堵器的位置。

注水加压：待装置推进到位并稳定后，调节注水压力至大于等于封堵压力小于阀门启动压力，打开进水阀16，向第一注水管路2注水，同时打开放水放气阀19，排出装置内空气，使水源顺利进入注水封堵器，使水流由第一水源14流向封堵胶囊3，此时注水口4无水流流出，当放水放气阀19有水流出时装置内气体基本排空，关闭放水放气阀19并持续注水，当封堵胶囊3膨胀至将仰孔封堵时，封堵胶囊3膨胀至不再进水，在仰孔内形成一定长度的双端封堵孔段；将注水压力调节至大于等于阀门启动压力小于封堵胶囊极限压力，使水流由注水口4流出，开始向两封堵胶囊3之间的封堵段注水。

由于裂隙带具有一定高度，因此，封堵压力=注水封堵器所在高度的水压+封堵胶囊的膨胀压力，封堵胶囊的膨胀压力=封堵胶囊在地面高度时膨胀至仰孔直径所需的最小水压，阀门启动压力=注水口所在高度的水压+注水安全阀的开启水压，封堵胶囊的极限压力=封堵胶囊所能承受的最大水压。

观测记录：当两封堵胶囊3之间的封堵段的注水流量和孔壁裂隙的漏水流量达到平衡、流量稳定后，计算并记录每分钟的注水流量，需记录20～30min，并记录孔深位置，水流压力。

卸压：观测记录完毕后，打开放水放气阀19，水压迅速下降，封堵胶囊3收缩，该孔段内的积水泄出，待封堵胶囊3与管体1接触后，若需要继续观测下一孔段，则重复装置推进及后续步骤，直至测完钻孔全长为止。

拆卸设备：将钻机的钻杆21拆下，将第一注水管路2的外露部分由万向接头24外圈25的进水口29拆下，将钻杆21、万向接头24、注水封堵器、钻头20分别拆下。

计算分析：根据孔深和由高程静压确定的垂高画出钻孔轴线。以孔轴为纵坐标，以注水流量为横坐标，根据各孔段上的注水漏失流量，绘制钻孔流量分布图，最后根据钻孔漏失量变化，标出冒裂带高度，即漏失量变为零的分界点至煤层顶面的垂直高度。进一步结合不同方位的钻孔倾角和累计连续漏水段长度，计算得到不同空间范围岩体的破坏范围。

本实施例中裂隙带高度为100m，达到相应高度的水压为1MPa（由于误差可忽略，因此注水口所在高度的水压和注水封堵器所在高度的水压均按此计算）。封堵胶囊3的极限压力为8 MPa。封堵胶囊3在地面高度时膨胀至仰孔直径所需的最小水压需要先在地面进行压力测试试验后得到，本实施例中封堵胶囊3的膨胀压力为1 MPa，注水安全阀5的开启水压至少比封堵胶囊3的膨胀压力大0.5 MPa，即至少为1.5 MPa。因此，本实施例中，

封堵压力为：1 MPa +1 MPa =2 MPa；

阀门启动压力至少为：1 MPa+1.5 MPa=2.5 MPa；

阀门启动压力至多为：8 MPa；

需要说明的是，由于裂隙带的大致高度为60～120m，具体高度则几乎各不相同，而封堵胶囊的膨胀压力和极限压力也会因为封堵胶囊的选型不同有所差异，因此由于裂隙带高度和封堵胶囊带来的参数差异均在本发明的保护范围中。

实施例4～7  井下分段仰孔注水预测裂隙带的方法

实施例4～7与实施例3相同，为一种井下分段仰孔注水预测裂隙带的方法，与实施例3的步骤基本相同，不同之处在于裂隙带的高度，以及仰孔直径，以及上述不同带来的水压参数的不同，具体见下表1：

表1

。

Claims (4)

1.一种井下分段仰孔注水预测裂隙带的装置，包括注水封堵器，所述注水封堵器包括管体，管体上设置有两个用于封堵钻孔的封堵胶囊，所述两个封堵胶囊之间设置有用于向钻孔注水的注水口，其特征在于，所述管体中设置有与第一水源相连的第一注水管路，所述第一注水管路既通向两个封堵胶囊内的相应位置，也通向注水口，所述注水口设置有开启压力大于封堵胶囊膨胀压力的注水安全阀；

所述注水封堵器远离地面的端部连接有钻头，所述注水封堵器靠近地面的一端连接有钻杆；

所述注水封堵器与钻杆之间设置有万向接头，所述万向接头包括外圈和套接于外圈内部的、与外圈之间可相对转动的内圈，所述注水封堵器和钻杆均连接于万向接头的内圈，所述外圈的内径大于所述内圈的外径，并在内圈与外圈之间设置有一对密封圈，使内圈与外圈之间的两密封圈内部形成水流通道，所述外圈上设置有与水流通道相连的进水口，所述进水口的另一端与第一水源相连，所述内圈内部设置有与水流通道相连的第一注水管路，所述内圈的第一注水管路与注水封堵器的管体中的第一注水管路相连，使第一水源由进水口进入水流通道，再经过内圈的第一注水管路，流向注水封堵器中的第一注水管路，最终流向封堵胶囊和注水口；

所述密封圈远离水流通道的一端设置有轴承；

所述轴承与密封圈之间设置有用于轴向限位的稳定插销；

所述钻杆中设置有与第二水源相连的第二注水管路，所述万向接头的内圈中、注水封堵器的管体中，和钻头中相应的也设置有第二注水管路，使钻杆、万向接头、注水封堵器、钻头中的第二注水管路依次相连，并在钻头上设置出水口，水流由钻头的出水口流出。

2.根据权利要求1所述的井下分段仰孔注水预测裂隙带的装置，其特征在于，所述注水安全阀的开启压力比封堵胶囊的膨胀压力至少大0.5MPa。

3.根据权利要求2所述的井下分段仰孔注水预测裂隙带的装置，其特征在于， 所述注水安全阀包括与注水口相连的阀套，所述阀套远离注水口一端为封闭结构，所述阀套壁上设置有出水孔，所述阀套内与出水孔相对应的位置设置有用于封堵出水孔的封堵弹块，所述封堵弹块远离注水口一侧通过弹性体连接于阀套的内壁，使封堵弹块在注水口的水压下向阀套远离注水口的一侧移动。

4.根据权利要求3所述的井下分段仰孔注水预测裂隙带的装置，其特征在于，所述注水封堵器的管体与第一水源之间设置有水压调节阀、进水阀、水流压力表、水流流量表和放水放气阀。

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