[发明专利]矿山顶底板采动破坏带分段观测系统有效

专利信息
申请号: 201810376032.X 申请日: 2018-04-20
公开(公告)号: CN108643900B 公开(公告)日: 2021-08-17
发明(设计)人: 宋文成;梁正召;沙润东;马天辉;李根;高敏;李万润 申请(专利权)人: 大连理工大学
主分类号: E21B49/00 分类号: E21B49/00
代理公司: 大连理工大学专利中心 21200 代理人: 温福雪;侯明远
地址: 116024 辽*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 矿山 底板 破坏 分段 观测 系统
【权利要求书】:

1.一种矿山顶底板采动破坏带分段观测系统,其特征在于,所述的矿山顶底板采动破坏带分段观测系统包括测试探头、控制操作台(38)、钻机(14)和钻杆(12);

所述的测试探头包括封堵器、转换器(6)和连通管(28),封堵器包括前部封堵器(35)、中部封堵器(36)、尾部封堵器(37);封堵器包括漏水管(3)、连接在漏水管两端的接头和橡胶囊(5),橡胶囊(5)包绕在漏水管(3)外围,与漏水管(3)之间形成封堵空腔(30),外界水源通过漏水管(3)中的漏水孔(25)注入封堵空腔(30)起胀橡胶囊(5),与钻孔(31)形成注水空腔;

所述的钻机(14)通过钻杆(12)与测试探头相连接,用以接长和推进测试探头至指定区域,钻杆(12)为空心杆,呈螺纹连接,可拆卸,其内部可输送高压水源;

所述的控制操作台(38)包括放水开关(15)、流量表(16)、机械压力表(17)、总控开关(18)和电子压力表(19),控制操作台(38)通过高压软管(13)与钻机(14)连接,负责向测试探头提供指定压力的外界水源;

所述的前部封堵器(35)、中部封堵器(36)、尾部封堵器(37)与钻孔(31)之间分别形成一号注水空腔(29)和二号注水空腔(34);

所述的前部封堵器(35)和中部封堵器(36)左边各螺纹连接转换器(6),转换器(6)包括基体(26)、转换体(10)、复位弹簧(9)和调节螺丝(8),转换器(6)将连通管(28)中的高压水源转换至低压水源输送至一号注水空腔(29)和二号注水空腔(34)内;

所述的基体(26)开有一个中心通孔(32)和四个周边通孔(33),四个周边通孔(33)对称分布于中心通孔(32)周围;

所述的中心通孔(32)左端孔径小于右端孔径,每个周边通孔(33)侧壁对应开有侧漏孔(20);

所述的周边通孔(33)内依次安装有转换体(10)、复位弹簧(9)和调节螺丝(8),周边通孔(33)左侧内壁设置螺纹,与调节螺丝(8)相配合,使调节螺丝(8)在周边通孔(33)内旋转,压缩复位弹簧(9),以控制转换体(10)的开启压力;

所述的调节螺丝(8)侧壁开有六角通孔(21),便于旋转调节螺丝(8)和反馈一号注水空腔(29)和二号注水空腔(34)水压与转换体(10)左端面;

所述的转换体(10)呈左右端面直径不等的圆柱体,其左端面直径大于右端面直径;

所述的转换体(10)内开有“T”型通水孔(23),在转换体(10)左面的周边通孔(33)内壁开有环形水槽(22),环形水槽(22)与侧漏孔(20)相通;当外界水源推动转换体(10)向左移动时,转换体(10)中的通水孔(23)与环形水槽(22)相连通,使通水孔(23)的中水源收集到环形水槽(22)中,并经过侧漏孔(20)进入一号注水空腔(29)或二号注水空腔(34)内;

所述的转换器(6)工作原理:

(1)当转换体(10)满足PS+kx≤PS时,则转换体(10)向左移动,通水孔(23)与基体(26)的环形水槽(22)相连通,外界水源经由侧漏孔(20)对一号注水空腔(29)或二号注水空腔(34)进行充水;

(2)当转换体(10)满足PS+kx≥PS时,则转换体(10)向右移动,通水孔(23)与基体(26)的环形水槽(22)脱离接触,被周边通孔(33)内壁封闭,停止向一号注水空腔(29)或二号注水空腔(34)供水;

(3)若P过大,为防止P极端水压对一号注水空腔(29)或二号注水空腔(34)部分的钻孔(31)内壁造成破坏,则转换体(10)向左移动,直至通水孔(23)移动到侧漏孔(20)的左端,与周边通孔(33)内壁形成再次封闭作用;

其中,P为一号或二号注水空腔低压观测水源压力,为0.2~0.5MPa;P为连通管(28)内供给水源压力,为1.5~2MPa,S为转换体(10)左端面过水面积,S为转换体(10)右端面过水面积,k为复位弹簧(9)的弹性系数,x为压缩量;

所述的控制操作台(38)包括放水开关(15)、流量表(16)、机械压力表(17)、总控开关(18)和电子压力表(19),放水开关(15)负责推进测试结束后将测试探头内压力水释放,使橡胶囊(5)与钻孔(31)脱离接触,便于钻机(14)推进测试探头;总控开关(18)负责外界水源的停供,流量表(16)负责检测外界水源向测试探头输入实时水量,机械压力表(17)与电子压力表(19)的示数相互对比检验,若大致相当,则表明压力有效。

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