[发明专利]围岩采动破坏范围分段测试方法

说明书

技术领域

本发明属于矿山顶底板岩体破坏范围测定技术领域，具体涉及围岩采动破坏范围分段测试方法。

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。首先，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，其次，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，最后，由于钻孔长度大致在50-70m，测试现场经常运用单段注水观测仪，每次推进测量长度(约1m)，推进次数过多使得人工工作量大大增加，进而可能影响测量精确性。现有技术未能同时解决上述三个问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种围岩采动破坏分段测试方法，该测试方法可以同时实现一次封堵多段测量、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：

一种围岩采动破坏分段测试方法，其所采用的测试系统包括封堵系统、导向系统、供给推进系统和压力转换系统；

所述封堵系统包括第一封堵单元、第二封堵单元和第三封堵单元，其中，第一封堵单元位于围岩钻孔的最内侧，第三封堵单元位于最外侧，第二封堵单元设置有多个，每个封堵单元均包括漏水管及连接在漏水管两端的管状接头，相邻的封堵单元之间设置有连通管；

所述压力转换系统包括水压转换器和卡槽管接头，所述水压转换器包括活塞和基体两部分，所述活塞左端面面积大于右端面面积，所述活塞内设置有相互连通的导水孔，所述导向系统包括导向锥；

所述测试方法包括以下步骤：

a打钻孔，在煤岩巷道中向顶板或底板岩体中先后施工规定角度的多个钻孔，孔深30-70m不等；

b安装观测系统，将导向锥安装在第一封堵单元头部的管状接头上，然后将连通管的两端分别连接在相邻封堵单元的管状接头上，依次安装第一封堵单元、第二封堵单元和第三封堵单元，在每个封堵单元两个管状接头之间的漏水管外围安装封堵胶囊，水压转换器通过卡槽管接头连接在第一封堵单元和第三封堵单元的管状接头上，将活塞内位于右端的导水孔通过小孔与卡槽管接头相连通，将位于左端的导水孔由基体密封，将供给推进系统与连通管接通；

c封闭钻孔，待其到达初始位置后，用注水操作台向观测系统内注入水源至其达到预定初始水压，起胀封堵胶囊密封钻孔；

d测定流水矢量参数，包括以下子步骤：

设置由第三封堵单元向第一封堵单元方向中每段分别为第1测段、第2测段、第3测段..第n测段，将对应的每个测段的压力转换器开启压力分别设定为m₁＝2.5MPa,m₂＝2.6MPa,m₃＝2.7MPa...m_i...m_n(其中，m₁＜m₂＜m₃...＜m_i...＜m_n)，取观测水压P_i外为0.1MPa；

向测试系统内注水，封堵胶囊内压力P_1内增加，当P_1内稍大于2.5MPa时停止注水，并保持此时水压1-2分钟不变，此时只有第1测段水压转换器开启，并向对应钻孔内充水，当钻孔内水压到达0.1MPa，水压转换器关闭；当钻孔裂隙渗漏，致使钻孔内水压小于0.1MPa，则继续充水，此时读取并计算此时间段内平均漏失量L₁；

继续增加水压至稍大于2.6MPa，此时为第1、2测段水压转换器开启并同时工作，读取并计算此时间段内平均漏失量L₂，得到第2测段的平均漏失量为L₂－L₁；

依次类推第3段平均漏失量L₃－L₂－L₁，直到第n测段，随着段数n的增加，