[发明专利]井下分段仰孔注水预测裂隙带的装置及方法

说明书

本发明公开了一种井下分段仰孔注水预测裂隙带的装置，属于煤矿测试领域，包括注水封堵器，第一注水管路既通向注水封堵器的两个封堵胶囊内的相应位置，也通向注水口，注水口设置有开启压力大于封堵胶囊膨胀压力的注水安全阀。本发明还公开了一种井下分段仰孔注水预测裂隙带的方法，向第一注水管路注水时，首先使封堵胶囊注水，当封堵胶囊膨胀至将钻孔封堵时，将注水压力调节至大于等于阀门启动压力，开始向两封堵胶囊之间的封堵段注水。本发明使现有的两条管路合并成为一条，简化了注水管路的结构，降低了成本，简化了操作步骤，提高了装置的寿命，避免注水管路发生缠绕，稳定性高，适用于所有裂隙带的预测。

技术领域

本发明属于煤矿测试领域，具体地说是一种井下分段仰孔注水预测裂隙带的装置及方法。

背景技术

在煤炭开采的过程中，随着煤层的开采，上覆岩层会遭到破坏从而发生移动，从上到下依次形成冒落带、裂隙带和弯曲下沉带，俗称“三带”。在进行煤炭开采过程中，随着工作面的掘进，覆岩裂隙带会进行垮落，使得大量瓦斯气体释放出来，引起瓦斯爆炸、瓦斯突出等灾害，对工作人员的生命安全造成严重威胁。因此，需要对裂隙带中赋存的瓦斯气体进行抽采。而抽采过程中，最关键的就是准确预测裂隙带的高度及范围。

相关技术中，裂隙带的预测方法主要有现场实测、数值分析、井下仰孔测漏法等。其中，井下仰孔测漏法是通过在巷道或工作面上打小口仰孔，将注水封堵器布设于钻孔内，分段注水，测定漏失量以推测覆岩中裂隙发育情况的方法。

注水封堵器的两端为封堵胶囊，中间为注水口，两条注水管路中的其中一条用于向封堵胶囊注水，另一条管路用于向注水口注水，当封堵胶囊充满后，对仰孔产生封堵作用，此时再向中间的注水口注水，测定漏失量，推测覆岩中裂隙发育情况。由于对封堵胶囊和注水口设置了两组注水回路，结构较为复杂，增加了不必要的成本，使用时需要分别控制两组回路，操作复杂。且对于钻头一体式的注水封堵器，钻头的回转运动还会使注水管路发生缠绕，影响注水，并且容易磨损破裂，影响工作效率，甚至导致预测失败。

发明内容

为解决现有技术中存在的以上不足，本发明旨在提供一种井下分段仰孔注水预测裂隙带的装置及方法，以达到简化结构和操作步骤，提高效率，避免管路之间缠绕的目的。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种井下分段仰孔注水预测裂隙带的装置，包括注水封堵器，所述注水封堵器包括管体，管体上设置有两个用于封堵钻孔的封堵胶囊，所述两个封堵胶囊之间设置有用于向钻孔注水的注水口，所述管体中设置有与第一水源相连的第一注水管路，所述第一注水管路既通向两个封堵胶囊内的相应位置，也通向注水口，所述注水口设置有开启压力大于封堵胶囊膨胀压力的注水安全阀。

作为对本发明的限定：所述注水安全阀的开启压力比封堵胶囊的膨胀压力至少大0.5MPa。

作为对本发明的限定：所述注水安全阀包括与注水口相连的阀套，所述阀套远离注水口一端为封闭结构，所述阀套壁上设置有出水孔，所述阀套内与出水孔相对应的位置设置有用于封堵出水孔的封堵弹块，所述封堵弹块远离注水口一侧通过弹性体连接于阀套的内壁，使封堵弹块在注水口的水压下向阀套远离注水口的一侧移动。

作为对本发明的限定：所述注水封堵器的管体与第一水源之间设置有水压调节阀、进水阀、水流压力表、水流流量表和放水放气阀。

作为对本发明的限定：所述注水封堵器远离地面的端部连接有钻头，所述注水封堵器靠近地面的一端连接有钻杆。