[发明专利]双端封堵测漏一体化观测系统

说明书

技术领域

本发明涉及矿山顶底板岩体破坏范围测定技术领域，具体涉及一种双端封堵测漏一体化观测系统。

背景技术

矿山顶底板岩体破坏范围的测量是标志煤岩赋存状态的重要参数。在研究矿井防治水时，它是一个关键性的基础参数，因此，研究采动围岩中的导水通道的形成，就有必要掌握岩层移动规律和确定顶底板岩体破坏范围。通常采用数值模拟、经验公式预计、现场实测等手段。

然而，由于现场条件复杂，在一定程度上，数值模拟不能很好的反映现场情况，经验公式预计的盲目性较大，随着采深加大，经验公式适用性越来越差。由于现有的观测设备中同时工作的管道数量过多，尤其在推进过程中，容易出现钻孔内管道缠绕问题，另外，在实际观测过程中，封堵压力一般取2.5MPa，钻孔观测水压一般取0.1MPa，钻孔内观测水源压力不可过大，否则，会对钻孔孔壁内原有裂隙形成扩张作用。在同一外界水源下，如何让一体化观测设备中封堵水源与观测水源在各自压力下同时工作，现有技术未能同时解决上述两个问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双端封堵测漏一体化观测系统，该观测系统可以同时实现封堵测漏一体化，减少了钻孔内同时工作的管道数量，并且可完成封堵测漏一体化及封堵高压水源向观测低压水源的压力转换。

其技术解决方案包括：

一种用于矿山顶底板岩体的封堵测漏一体化观测系统，其包括封堵系统、导向系统、供给推进系统和压力转换系统；

所述封堵系统包括连通管、位于连通管两端的第一封堵单元和第二封堵单元，所述第一封堵单元靠近岩体钻孔的内侧，所述封堵单元包括漏水管、连接在漏水管两端的管状接头和封堵胶囊，所述封堵单元和连通管通过所述管状接头连接，所述封堵胶囊设置在两个管状接头的漏水管外围，所述封堵胶囊与漏水管之间形成一定的封堵空间；

所述压力转换系统包括水压转换器和卡槽管接头，所述水压转换器通过卡槽管接头连接在所述第一封堵单元尾部的管状接头上，所述水压转换器包括活塞和基体两部分，所述活塞左端面的面积大于右端面的面积，所述活塞内设置有相互连通的导水孔，位于右端的导水孔通过小孔与所述卡槽管接头相连通，位于左端的导水孔开始时被基体内壁密封，在活塞的右端设置有凸台，所述凸台用于对活塞中的弹簧进行限位，所述活塞用以控制左端导水孔与围岩中的钻孔保持连通或关闭；

所述导向系统包括导向锥，所述导向锥与所述第一封堵单元头部的管状接头连接；

所述供给推进系统与所述连通管连通，用于向所述连通管内注水，显示并记录各个参数。

上述技术方案直接带来的有益技术效果是：

活塞呈左右两端不等大的圆柱体，左端较大的圆柱体活塞面面积为S_外，接触水压为P_外,右端较小的圆柱体活塞面面积为S_内,接触水压为P_内。靠近活塞的右端有一凸台设置，通过弹簧与基体内部相应部位配合，保证活塞在基体内移动的同时不致脱离基体。活塞内设置有相互连通的导水孔，位于右端导水孔通过小孔与卡槽管接头相连通，位于左端导水孔开始时被基体内壁密封，当活塞向左伸出基体大于某一位置时，左端导水孔与钻孔连通。

水压转换器工作原理为：

左端较大的圆柱体活塞面面积为S_外，接触水压为钻孔观测水压P_外,右端较小的圆柱体活塞面面积为S_内,接触水压为P_内，弹簧中弹性系数k，压缩量x，由二力平衡原理可知：

当F_外+F_弹≥F_内，即P_外S_外+kx≥P_内S_内，则水压转换器处于关闭状态，活塞不外移，导水孔被基体内壁阻挡，不能与钻孔连通。

当F_外+F_弹F≤F_内，即P_外S_外+kx≤P_内S_内，则水压转换器处于开启状态，活塞向外移，导水孔露出基体内壁，与钻孔连通，对钻孔内进行补水。

上述过程既可实现由内测(指封堵胶囊)封堵高压水(一般为2.5MPa)向外侧(指钻孔内)观测低压水(0.1MPa)转化，又可根据需要实现钻孔内实时补水过程。