[发明专利]冻结壁交圈判断系统

说明书

技术领域

本发明涉及机械电子技术，尤其涉及一种冻结壁交圈判断系统。

背景技术

随着煤炭开采深度的增加，新建井筒穿过的地层条件变得越来越复杂。图1是一种新建井筒穿过的地层结构立面图，如图1所示，自上而下包括：表土层S2、风化基岩层S3、红层S4、基岩段S5。

现有煤炭开采的施工中采用三同时建井技术，下面结合图1和图2，对建井过程进行详细说明。图2是三同时建井技术注浆、冻结、水文孔开孔位置平面示意图；如图2和图1所示，以预挖井筒W1中心为圆心，以R1为半径的圆周上自上而下钻一定数量的注浆直孔h2，这些注浆直孔h2穿过表土层S2和风化基岩层S3直到下部基岩段S5，并通过该些注浆直孔h2进行地面预注浆，注浆直孔h2预注浆起始位置为基岩段S5起始位置S61，注浆直孔h2预注浆终止位置位于基岩段S5上，如图1中标号S62所示。然后以预挖井筒W1中心为圆心，在以R2(R2>R1)为半径的圆周上自上而下钻一定数量的呈S型的S孔h4，该S孔h4穿过表土层S2和风化基岩层S3，下部到达基岩段S5，通过该些S孔h4进行地面预注浆，S孔h4预注浆起始位置位于直孔注浆起始位置S61的下方，如图1中标号S81所示，S孔h4预注浆终止位置位于直孔注浆终止位置S62的下方，如图1中标号S82所示，且在进行S孔h4预注浆的同时进行冻结钻孔施工，即以预挖井筒W1中心为圆心，在以R3(R2>R3>R1)为半径的圆周上按序凿一定数量的冻结孔h3并下放冻结器，开始冻结后，每根冻结管周围逐渐形成冻结圆柱，各个冻结圆柱不断向外扩展而相互连成封闭的具有一定厚度和强度的冻结壁，这个过程就是冻结壁交圈。其中，判断冻结壁交圈可以通过观察水文孔h1的水位变化来实现，冻结壁达设计厚度和强度后，即可进行井筒的安全掘砌作业。

然而，在这些新建井筒范围内，由于风化基岩层S3下部存在着红层S4，其水平向渗透性差，而竖向渗透性相对较大，在进行S孔h4预注浆时高压流体作用于红层S4，使得红层S4将向上产生微小弯曲变形，同时，部分高压流体将通过竖向裂隙越流于底部含水层，底部含水层位于基岩段S5下方，图中未示出，在这两方面共同作用下，使得原有底部含水层压力增加，自然水压上升，通过预挖井筒W1的内部的水文孔h1溢出地面。随着预注浆工作一直持续，水文孔h1的水位随着水压的上升持续上升且无固定水位，如果用传统观察水位变化的方法来判断冻结壁交圈，即在水文孔h1中接水文管，通过观察水文管中的水位变化，由于此时水位持续上升，需要接很高的水管，不易操作，且没有固定静水位，从而给判断冻结壁交圈带来困难。

发明内容

本发明提供一种冻结壁交圈判断系统，用以解决传统方法中水文孔中水位持续上升且无固定静水位，从而需要接很高水文管观察水位变化来判断冻结壁交圈的问题。

本发明提供一种冻结壁交圈判断系统，包括：连接装置，压力传感器，数据采集器，数据线，处理器；

其中，所述连接装置分别与水文管和所述压力传感器连接；

所述数据采集器通过所述数据线和所述压力传感器连接，用于采集所述压力传感器发送的压力数据；

所述处理器通过所述数据线与所述数据采集器连接，用于接收所述数据采集器发送的压力数据，并根据所述压力数据判断冻结壁是否交圈。

所述处理器具体用于：确定第一时刻、第二时刻、第三时刻以及第四时刻接收的所述数据采集器发送的压力数据；

判断所述第二时刻、第三时刻以及第四时刻的压力数据对应的压力值相对于所述第一时刻的压力数据对应的压力值的增大值超过预设阈值的预设倍数时，则确定在所述第二时刻所述冻结壁交圈；其中，所述第一时刻至所述第二时刻，所述第二时刻至所述第三时刻，所述第三时刻至所述第四时刻，分别经历预设时间段。

所述连接装置为三通装置，所述三通装置的第一通与所述水文管连接，第二通与所述压力传感器连接，第三通连接泄水阀。

所述压力传感器为流体压力传感器，用于获取随水位变化的压力数据。

所述流体压力传感器由压力敏感元件、电容测微器组成。

所述数据采集器为批处理数据采集器。

所述系统还包括显示器，所述显示器通过所述数据线和所述处理器连接，所述显示器用于接收所述处理器发送的压力值随时间的变化关系，并显示所述压力值随时间的变化关系。