CN202937264U

CN202937264U - 电控式单回路堵水覆岩裂隙探测仪

Info

Publication number: CN202937264U
Application number: CN 201220663940
Authority: CN
Inventors: 刘学生; 谭健; 宁建国; 孙赑; 钱坤
Original assignee: Shandong University of Science and Technology
Current assignee: Shandong University of Science and Technology
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2022-12-05

Abstract

本实用新型公开了一种电控式单回路堵水覆岩裂隙探测仪，它首先制备电控式单回路堵水覆岩裂隙探测仪，探测仪是在一根连接管两端分别安装有上封孔胶囊和下封孔胶囊；在下封孔胶囊内设有电控式水流调节装置；使用时直接将探测仪进水管连接在钻机钻杆上，用钻杆顶入钻孔中，注水观测装置连接在钻杆进水管路上即可进行探测。本实用新型堵孔和注水采用同一回路，不用外接高压风管，从而避免了由于高压风管与钻孔壁摩擦、挤压而发生破裂，造成不能有效堵孔，简化了探测系统，简化了操作步骤，且极大提高了堵水可靠性。

Description

电控式单回路堵水覆岩裂隙探测仪

技术领域

本实用新型涉及一种用于矿山井下覆岩裂隙发育情况观测的设备。

背景技术

煤层开采对其周围岩体起到破坏作用，上覆岩层由下到上出现垮落带、导水裂隙带和弯曲下沉带，其中垮落带和导水裂隙带是顶板水的良好通道。当煤层上方具有富含水层时，导水裂隙带是否贯通该含水层直接决定工作面的安全，因此，正确确定导水裂隙带发育情况具有非常重要的意义。

与本申请有关的技术是中国专利（申请号为90106348.7），它公是开了一种双端堵水器和采用双端堵水器向钻孔中注水、通过钻孔漏水情况确定导水裂隙带发育情况的方法。双端堵水器结构是，在连接管两端分别安装有充水胶囊和气门芯原理式的胶皮环单向阀，双端堵水器连接有胶管，用杆件顶入钻孔中，胶管下端连接在注水观测装置上。注水时先涨开两端胶囊将钻孔的某段两端封堵，涨开一定压力后胶皮环单向阀打开，向封堵段注水，通过观测注水压力和流量变化确定导水裂隙带发育情况。该方法的缺点是：1、使用胶管注水，探杆深入和抽出钻孔时，胶管与钻孔壁摩擦，经常发生胶管损坏现象，导致无法继续测试；2、使用胶皮环单向阀控制封孔胶囊压力，胶皮易疲劳，导致堵孔压力降低，无法有效堵孔，堵孔可靠性下降；3、往钻孔注水时，由于受到阀门胶环阻力，往往注水较慢，长时间无法将钻孔封堵段注满水，导致测量不准确；特别是钻孔封堵段裂隙较大时，根本无法将钻孔封堵段注满水，也就无法得到钻孔单位时间的漏水量，从而不能准确获得钻孔裂隙发育情况。若通过增大注水口来提高注水速度，将极大的减小阀门胶环的使用寿命，且阀门胶环容易偏离注水口，降低了封孔可靠性；若通过加大水压提高注水速度，阀门胶环极易爆破，导致无法封孔。

与本申请有关的另一技术是中国专利CN 201696048U和CN 202393921U，公开的方法，它的原理与上一个技术基本相同，也采用了双端堵水器和注水观测装置。为了克服上一个技术的第2、3个缺点，它去掉了双端堵水器的胶皮环单向阀，采用两套管路，一套用高压风管向胶囊注气，通过高压风回路起胀和收缩胶囊；另一套用钻杆与双端堵水器连接，通过钻杆向钻孔注水，通过观测钻机的单位时间注水量得到裂隙发育情况。由于将封孔堵水和裂隙注水分开，克服了胶皮环单向阀的缺陷。

但是，由于高压风管和钻杆一块进入钻孔内，在井下恶劣的条件下，高压风管很容易与钻孔壁和钻杆之间产生摩擦、挤压，破坏高压风管的密封性，甚至使高压风管断裂；采用高压风管封堵钻孔，其可靠性差，经常发生由于胶囊膨胀不到位而使测量结果错误的现象；为了提高封孔的可靠性，有时会将封孔压力调的较大，从而减小封孔胶囊寿命，甚至发生破裂，严重影响导水裂隙带的正常观测及观测结果的准确性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种电控式单回路堵水覆岩裂隙探测仪

本实用新型的技术方案是：一种电控式单回路堵水覆岩裂隙探测仪，它是在一根连接管两端分别安装有上封孔胶囊和下封孔胶囊；在下封孔胶囊内设有水流调节装置；所述水流调节装置是在一个外壳内设有上、下两个串接的两位三通电磁阀；外壳壁上设有若干通向下封孔胶囊的通孔；外壳外壁两端分别设有用于固定下封孔胶囊的凸起圈；上、下两个两位三通电磁阀串接，每个电磁阀均设有上直通口、下直通口和侧通口各一个；下边的两位三通电磁阀的下直通口作为进水口，该进水口上设有进水管，进水管从外壳的下端中露出，露出后与钻杆连接，上边的两位三通电磁阀的上直通口作为出水口，该出水口通到胶囊以外的壳体上，两个侧通口直接与外壳内腔相通；外壳的上端与双端堵水器的连接管连接，连接后连接管与外壳内腔相通；所述的两个两位三通电磁阀分别由各自的控制电路控制；两个控制电路构造相同，都是由液体压力传感器、电压放大器、控制开关连接组成；其中，进水口端的两位三通电磁阀的液体压力传感器安装在进水口内，出水口端的两位三通电磁阀的液体压力传感器安装在外壳内；不通水时，两个两位三通电磁阀的直通口均呈闭合状态，侧通口均呈打开状态。

使用方法如下：

第一步：直接将探测仪进水管连接在钻机钻杆上，用钻杆顶入钻孔中，注水观测装置连接在钻杆进水管路上即可。

第二步：将探测仪推至钻孔预定位置后，打开注水观测装置上的高压水源开关，高压水通过钻杆进入水流调节装置；液体压力传感器首先感受到压力，产生的电信号经过放大后使两位三通电磁阀的控制开关闭合，导致上边的直通口闭合、两个侧通口打开，水流进入外壳腔再通过通孔给下封孔胶囊注水，同时水流通过连接管给上封孔胶囊注水；从而封闭钻孔。

第三步：当外壳腔内的水流压力达到预设值时，液体压力传感器感受到压力，产生的电信号经过放大后使两位三通电磁阀的控制开关打开，导致上边的直通口打开、两个侧通口闭合，水流经过上边的直通口给钻孔注水，钻孔注满水后，测量单位时间内的漏水量；进入测量过程。

第四步：测定完成后，关闭注水观测装置上的高压水源开关，打排水开关，液体压力传感器产生的电信号消失，使进水口端两位三通电磁阀恢复原位，外壳腔内的水压力降低，出水口端两位三通电磁阀也恢复原位，从而使封孔胶囊收缩，便于从钻孔中移位，进入下一位置的测量。

本实用新型的优点在于：堵孔和注水采用同一回路，不用外接高压风管，从而避免了由于高压风管与钻孔壁摩擦、挤压而发生破裂，造成不能有效堵孔，简化了探测系统，且极大提高了堵水可靠性；自动检测封孔胶囊内的压力，达到预设值时及时切断水源，既能保证有效堵孔，保证观测结果的正确性，又避免了封孔胶囊内压力过大，对封孔胶囊起到保护作用，延长封孔胶囊使用寿命。本实用新型操作非常简单、堵孔速度快、封堵效果好、可靠性高、安全性高、使用寿命长、实用性强、生产成本低，便于推广使用。

附图说明

下面结合附图说明本实用新型的实施例。

图1为本实用新型实施例使用时的整体结构示意图。

图2为实施例的水流调节装置的结构示意图。

图3为实施例的水流调节装置外壳上排水孔示意图。

图4为实施例的两位三通电磁阀控制电路图。

图例说明：

1–上封孔胶囊；2–通孔；3–连接管；4–水流调节装置；5–下封孔胶囊；6–钻杆；7–钻机；8–注水观测装置；9–顶盖；10–上两位三通电磁阀；11–外壳；12–下两位三通电磁阀；13-凸起圈；14–进水管；15–底盖；16-下液体压力传感器；17–下控制开关；18-下电池组；19-下放大器；20-下密闭外壳；21–上控制开关；22–上电池组；23–上放大器；24-出水口；25–上液体压力传感器；26–上密闭外壳。

a代表下直通口，b代表上直通口，c代表两个侧通口。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的探测仪探测仪是在连接管3两端分别安装有上封孔胶囊1和下封孔胶囊5；在下封孔胶囊5内设有水流调节装置4；

如图2所示，上述的水流调节装置包括外壳11，外壳11设有顶盖9和底盖15，顶盖9与连接管3接通；外壳11内设有两个串接的上、下两位三通电磁阀10和12；外壳11壁上设有若干通向胶囊的通孔2（如图3所示）；外壳11外壁两端分别设有用于固定和保护胶囊的凸起圈13；上、下两个两位三通电磁阀10和12串接，下两位三通电磁阀12的下直通口a作为进水口，该进水口上设有进水管14，进水管14从外壳11下端的底盖15中露出，露出后与图1中的钻杆6连接；其上直通口b与上两位三通电磁阀10的下直通口a连接；上两位三通电磁阀10的上直通口b连接出水口24，该出水口24位于胶囊5以外的外壳11上；两个侧通口c直接与外壳11内腔相通；

所述的上下两个两位三通电磁阀10和12分别由各自的控制电路控制；控制电路如图4所示；

从图4看出，下两位三通电磁阀12的控制电路由下液体压力传感器16、下电池组18、下放大器19、下控制开关17、下密闭外壳20组成，其中下电池组18、下放大器19、下控制开关17安装在下密闭外壳20内，下电池组18连接下液体压力传感器16的输入端，下液体压力传感器16的输出端下经放大器19与控下制开关17的线圈相连，用来控制下控制开关17的打开和闭合，下压力传感器16安装在下两位三通电磁阀12的进水口内；上两位三通电磁阀10的控制电路由上液体压力传感器25、上电池组22、上放大器23、上控制开关21、上密闭外壳26组成，上电池组22、上放大器23、上控制开关21安装在上密闭外壳26内，上电池组22连接上液体压力传感器25的输入端，上液体压力传感器25的输出端经上放大器23与上控制开关21的线圈相连，用来控制上控制开关21的打开和闭合，上液体压力传感器25安装在外壳11内。

Claims

1.一种电控式单回路堵水覆岩裂隙探测仪，其特征在于，它是在一根连接管两端分别安装有上封孔胶囊和下封孔胶囊；在下封孔胶囊内设有水流调节装置；所述水流调节装置是在一个外壳内设有上、下两个串接的两位三通电磁阀；外壳壁上设有多个通向下封孔胶囊的通孔；外壳外壁两端分别设有用于固定下封孔胶囊的凸起圈；上、下两个两位三通电磁阀串接，每个电磁阀均设有上直通口、下直通口和侧通口各一个；下边的两位三通电磁阀的下直通口作为进水口，该进水口上设有进水管，进水管从外壳的下端中露出，露出后与钻杆连接；上边的两位三通电磁阀的上直通口作为出水口，该出水口通到胶囊以外的壳体上，两个侧通口直接与外壳内腔相通；外壳的上端与双端堵水器的连接管连接，连接后连接管与外壳内腔相通；所述的两个两位三通电磁阀分别由各自的控制电路控制；两个控制电路构造相同，都是由液体压力传感器、电压放大器、控制开关连接组成；其中，进水口端的两位三通电磁阀的液体压力传感器安装在进水口内，出水口端的两位三通电磁阀的液体压力传感器安装在外壳内；不通水时，两个两位三通电磁阀的直通口均呈闭合状态，侧通口均呈打开状态。