[发明专利]井下断层水流方向探测装置及探测方法

说明书

本发明公开了一种井下断层水流方向探测装置，包括探测主机，探测主机通过两条连接线分别与断层之间两个钻孔中的探测电极连接，每个探测电极均包括设置于外部的环状电极，环状电极内部为空腔，环状电极底端设置带内螺纹的开口；连接线包括位于中部的液体探测导管，液体探测导管外部设有两根铜导线，铜导线和液体探测导管外部由外皮密封，形成整条连接线；铜导线分别连接主机铜导线接头和环状电极，液体探测导管两端接头分别与主机液体探测接头和环状电极空腔连通；还公开了一种利用该探测装置的探测方法。该技术能为断层动水注浆提供钻孔设计依据，实现预期的注浆效果，保障工作面安全回采。该探测装置结构简单、原理科学、数据准确、便于操作。

技术领域

本发明涉及一种井下断层水流方向的探测装置及探测方法。

背景技术

虽然我国一直提倡新能源在能源消耗中的比重，但是可以预见，在一段很长的时间内，煤炭在我国能源结构中的主导地位不会改变。近10年来，在我国的“煤矿五大灾害”中，矿井水害造成的人员伤亡和经济损失列居第二位。其中，底板突水在矿井突水中占重要比重，而绝大多数底板突水事故发生在华北型煤田。底板突水事件多数是由地质构造导致，而90％以上的突水事故是由断层引起，因此，断层是影响底板突水的主要影响因素。

为了减少大断层对工作面回采工作面的影响，传统的做法是在断层附近留设足够的安全煤柱，从而保证工作面的安全生产。对于断层落差小于3m以上的断层，很多煤矿没有引起足够的重视，因此，在小断层附近进行采掘活动过程中，小断层往往容易活化并成为导水通道，引起突水事故。例如2018年霄云煤矿9.10突水事故，突水原因是：小落差的断层没有引起足够的重视，没有采取任何过断层措施，因此，工作面在采动过程中发生了突水事故。

目前，对于断层突水的治理主要采取注浆封堵的方法，在治理过程中在断层附近打孔，在注浆孔中不断的注浆。然而，从注浆孔的设计到注浆封堵过程中，缺乏对断层水导水性能的研究，尤其是缺乏小断层的断层导水方向的研究，更不会对其采取任何措施。因此，在注浆封堵过程中不仅浪费了大量的人力和物力，也达不到预定的注浆效果。为了既能保障工作面开采的安全，又能开发潜在的煤炭资源，在充分研究断层的基础上，对断层导水方向进行有效探测，判断断层两盘之间水流方向，从而设计合理的钻孔，对导水通道进行有效的注浆治理，从而保障工作面安全回采。

针对井下断层的水流方向的探测仪器，目前仍然不存在。尤其缺乏探测小落差断层的水流方向的仪器及方法成为当前底板防治水工作者的迫切需求，以解决煤矿当前“大落差断层突水可防，小落差断层突水不可防”的问题。

中国专利申请201611054971X公开了一种土体导电性和渗透性多功能测试装置，包括主体装置、支撑台座、水流输送装置和收集装置，主体装置包含主筒体、上副筒和下副筒，上、下副筒与主筒体分别通过亚克力拼接连接，上、下副筒内均填充有透水石；主筒体内放置有试样，试样通过击锤分层是在主筒体内，在试样的上下两个断面上安装有铜网电极，在主筒体的内壁上预埋有两个铜圈电极，在主筒体内沿轴线方向等间距的预埋有三对铜丝电极，所有电极均与电导性测量系统连接。该专利申请主要测试的对象是土体，测试的特征是土体的导电性和渗透性，该发明根本无法预防煤矿小断层突水问题。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种井下断层水流方向探测装置及探测方法，该专利不仅可以能够准确探测井下断层水流方向，而且可以为动水注浆提供合理的钻孔依据，从而实现预期注浆效果，保障工作面安全回采。该探测装置结构简单、原理科学、数据准确、便于操作。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种井下断层水流方向探测装置，包括探测主机，探测主机通过两条连接线分别与断层之间两个钻孔中的探测电极连接，每个探测电极均包括设置于外部的环状电极，环状电极内部为空腔，环状电极的底端设置带内螺纹的开口，所述开口中旋有螺丝，将螺丝拧紧后，环状电极下端关闭，将螺丝拧开后，环状电极底端开口打开；