CN214894734U - 一种风化基岩孔-裂隙垂向渗透性测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风化基岩孔‑裂隙垂向渗透性测试装置包括：测试腔，测试腔内设置有内空橡胶高压封堵器，内空橡胶高压封堵器将测试腔分隔为高压注水段和漏失测量段；高压注水段的端部设置有探测端头；漏失测量段设置有第一联通阀；其中，液体管路的一端与高压注水段相连通，并设置有第二联通阀，液体管路上设置有注水压力表；测试腔内设置有气体管路；测试腔设置有膨胀橡胶轴。本实用新型的装置具有结构简单、工作可靠、性能稳定等特点，能够满足煤矿井下对风化基岩垂向渗透性的现场测试工作需要。

Description

一种风化基岩孔-裂隙垂向渗透性测试装置

技术领域

本实用新型属于煤矿防治水技术领域，涉及风化基岩原位垂向渗透性的测试及鉴定领域，特别涉及一种风化基岩孔-裂隙垂向渗透性测试装置。

背景技术

在煤矿防治水领域，对于浅埋深煤层上覆赋存的风化基岩是最为重要的含水层，由于其裂隙-孔隙极为发育造成其富水性较强，若煤层采动影响至该层位时，将发生垂向水力联系并渗入采动空间，其渗透量取决于两个因素，其一为风化基岩自身垂向渗透性，其二是采动波及的范围。因此，对风化基岩原位垂向渗透性的测试及鉴定对煤矿防治水具有重要的研究意义。具体地，浅埋深、薄基岩等地质条件下，煤层基岩裂隙含水层的富水性较弱，但是由于风化基岩与松散含水层常存在水力联系，导致风化基岩含水层的富水性较强，因此在矿井巷道掘进、煤层回采等采动影响下常发生顶板涌水问题。因此对矿井存在风化基岩水害的区域，影响其涌水量大小的因素有两个，其一为风化基岩含水层的富水性及其渗透性；其二是掘进巷道或回采工作面采动波及至风化基岩的范围。对于第一个因素，风化基岩的垂向渗透性是可以进行原位测试，且该参数是进行巷道掘进涌水量预计、排水设施布设等重要依据，因此对风化基岩含水层垂向渗透性的测试具有重要的实际意义。

目前，没有对风化基岩垂向渗透性测试的相关仪器设备和相关技术方法，亟需一种新的风化基岩孔-裂隙垂向渗透性测试装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种风化基岩孔-裂隙垂向渗透性测试装置，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本实用新型的装置具有结构简单、工作可靠、性能稳定等特点，能够满足煤矿井下对风化基岩垂向渗透性的现场测试工作需要。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型的一种风化基岩孔-裂隙垂向渗透性测试装置，包括：

测试腔，所述测试腔内设置有内空橡胶高压封堵器，所述内空橡胶高压封堵器将所述测试腔分隔为高压注水段和漏失测量段；所述高压注水段的端部设置有探测端头；所述漏失测量段设置有第一联通阀，用于连通水压测量表和水流测量表；其中，所述内空橡胶高压封堵器设置有液体管路，所述液体管路的一端与所述高压注水段相连通，并设置有第二联通阀，另一端用于与外部水源相连通，所述液体管路上设置有用于测试注水压力的压力表；所述测试腔设置有膨胀橡胶轴，膨胀橡胶轴设置有气体管路，所述气体管路的一端与膨胀橡胶轴相连通，另一端用于与气源相连通。

本实用新型的进一步改进在于，所述探测端头设置有出水口，用于向孔-裂隙注水；注水压力范围为2～4MPa。

本实用新型的进一步改进在于，所述内空橡胶高压封堵器的封堵压力范围为3～6MPa。

本实用新型的进一步改进在于，所述探测端头为锥形端头。

本实用新型的进一步改进在于，还包括：气源，所述气体管路与所述气源相连通。

本实用新型的进一步改进在于，所述气源压力范围为0.6～0.8Mpa。

本实用新型的进一步改进在于，还包括：水压测量表和水流测量表，所述漏失测量段设置的第一联通阀与水压测量表和水流测量表相连通。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的装置具有结构简单、工作可靠、性能稳定等特点，能够满足煤矿井下对风化基岩垂向渗透性的现场测试工作需要。具体地：(1)本装置结构简单，整体部件易于组装和拆解，便于携带；(2)本装置工作可靠，由于整体部件较小，在复杂的钻孔中探测可靠性强；(3)本装置可以对风化基岩段进行连续测量；(4)本装置使用井下通风和供水管路，橡胶膨胀性能稳定，注水可靠，探测效果较好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例的一种风化基岩孔-裂隙垂向渗透性测试装置的示意图；

图2是本实用新型实施例中的探查示意图；

图中，1、探测端头；2、高压注水段；3、内空橡胶高压封堵器；4、膨胀橡胶轴；5、漏失测量段；6、第一联通阀；7、液体管路；8、气体管路；9、第二联通阀。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例。基于本实用新型公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型实施例的一种风化基岩孔-裂隙垂向渗透性测试装置，包括：

测试腔，所述测试腔内设置有封堵器，所述封堵器将所述测试腔分隔为高压注水段2和漏失测量段5；具体地，测试腔的总长为L，高压注水段2的长度为L1，漏失测量段5的长度为L2。

所述高压注水段2的端部设置有探测端头1，所述探测端头1设置有出水口，用于向孔-裂隙注水；具体地，注水压力可为2～4MPa；更具体地，所述探测端头1可以是锥形端头；更具体地，所述封堵器为内空橡胶高压封堵器3，封堵压力为3～6MPa。

所述封堵器上设置有气体管路8，用于实现高压注水段2与外部高压气源相连通，所述气体管路8上设置有高压气联通阀；具体地，注气压力或者高压气源压力范围为0.6～0.8Mpa。

所述封堵器上设置有液体管路7，用于实现高压注水段2与外部水源相连通；所述液体管路7上设置有第二联通阀9，用于阻隔充气腔漏气；所述液体管路7上设有注水压力表，用于测量注水漏失量；

所述漏失测量段5的端部封口并设置有第一联通阀6，用于连接探头与钻杆，并将气管与水管接入充气、注水；所述膨胀橡胶轴4设置于测试腔中部，用于封闭下段钻孔测量空间。

本实用新型实施例的装置通过利用矿井高压通风、高压水进行测试，装置包括注水段、膨胀段、渗流测量段构成，探头通过与钻探连接后推入风化基岩段，并利用钻机后端进行注水，同时测量水压；连接井下通风管路高压气，使探头中部的气涨轴膨胀、封堵；利用连接管路测量渗流观测段的水压、渗流量。

请参阅图2，本实用新型实施例的一种风化基岩孔-裂隙垂向渗透性测试方法，基于本实用新型的装置，具体包括以下步骤：

步骤1，将探头与钻机钻杆连接；

步骤2，将探头与后面的水压管路、水压表连接；与后面的气管、气压表连接；利用钻杆推入探测孔孔底，开启气管注气，气囊膨胀，并将气压稳定在0.6～0.8Mpa；开始注水，并记录漏失量，记录水头差；在孔段上侧记录渗透压力；利用公式求得K，完成测试。

公式为：

其中，Q为渗流流失量，m³/s；

Ω为渗流观测段的横截面积，m²；

J为水力坡度，

d为探头内径，m；

L为探头长度，L1为注水段长度；L2为渗流观测段长度,m；

Ls为渗流长度，约等于L，m；

△H为水头高度差，△H＝△P，△P为注水压力与渗流压力之差。

本实用新型的装置具有结构简单、工作可靠、性能稳定等特点，能够满足煤矿井下对风化基岩垂向渗透性的现场测试工作需要。具体地：

(1)本装置结构简单，整体部件易于组装和拆解，便于携带；

(2)本装置工作可靠，由于整体部件较小，大部分为铁质部件，在复杂的钻孔中探测可靠性强；

(3)本装置总长度约1.2～1.5m，可以对风化基岩段进行连续测量；

(4)本装置使用井下通风和供水管路，橡胶膨胀性能稳定，注水可靠，探测效果较好。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种风化基岩孔-裂隙垂向渗透性测试装置，其特征在于，包括：

测试腔，所述测试腔内设置有内空橡胶高压封堵器(3)，所述内空橡胶高压封堵器(3)将所述测试腔分隔为高压注水段(2)和漏失测量段(5)；所述高压注水段(2)的端部设置有探测端头(1)；所述漏失测量段(5)设置有第一联通阀(6)，用于连通水压测量表和水流测量表；其中，所述内空橡胶高压封堵器(3)设置有液体管路(7)，所述液体管路(7)的一端与所述高压注水段(2)相连通，并设置有第二联通阀(9)，另一端用于与外部水源相连通，所述液体管路(7)上设置有用于测试注水压力的压力表；所述测试腔设置有膨胀橡胶轴(4)，膨胀橡胶轴(4)设置有气体管路(8)，所述气体管路(8)的一端与膨胀橡胶轴(4)相连通，另一端用于与气源相连通。

2.根据权利要求1所述的一种风化基岩孔-裂隙垂向渗透性测试装置，其特征在于，所述探测端头(1)设置有出水口，用于向孔-裂隙注水。

3.根据权利要求2所述的一种风化基岩孔-裂隙垂向渗透性测试装置，其特征在于，还包括：外部水源，所述外部水源的注水压力范围为2～4MPa。

4.根据权利要求3所述的一种风化基岩孔-裂隙垂向渗透性测试装置，其特征在于，所述内空橡胶高压封堵器(3)的封堵压力范围为3～6MPa。

5.根据权利要求1所述的一种风化基岩孔-裂隙垂向渗透性测试装置，其特征在于，所述探测端头(1)为锥形端头。

6.根据权利要求1所述的一种风化基岩孔-裂隙垂向渗透性测试装置，其特征在于，还包括：

气源，所述气体管路(8)与所述气源相连通。

7.根据权利要求6所述的一种风化基岩孔-裂隙垂向渗透性测试装置，其特征在于，所述气源压力范围为0.6～0.8Mpa。

8.根据权利要求1所述的一种风化基岩孔-裂隙垂向渗透性测试装置，其特征在于，还包括：水压测量表和水流测量表，所述漏失测量段(5)设置的第一联通阀(6)与水压测量表和水流测量表相连通。

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