專利名稱：煤層采空區(qū)裂隙帶分段注水觀測(cè)用探管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種探管，特別涉及一種煤層采空區(qū)裂隙帶分段注水觀測(cè)用探管。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的煤層采空區(qū)裂隙帶觀測(cè)方法是地面鉆孔簡(jiǎn)易水文觀測(cè)法，需要地面上位于 采空區(qū)回風(fēng)巷或機(jī)巷兩側(cè)一定的范圍內(nèi)，以采空區(qū)一側(cè)為主施工數(shù)個(gè)鉆孔，通過鉆進(jìn)過程 中鉆孔沖洗液消耗量的變化，確定采空區(qū)裂隙帶的高度和分布形態(tài)，但是一旦煤層埋深較 深，不但鉆探工作量較大、施工成本高、地面施工鉆孔對(duì)生態(tài)環(huán)境影響大等，而且觀測(cè)的精 度也難以控制。為了提高觀測(cè)的高度、節(jié)約鉆探工程量、保護(hù)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，采用井下仰孔 分段注水觀測(cè)的方法對(duì)煤層采空區(qū)裂隙帶進(jìn)行觀測(cè)，該方法的具體做法是在煤礦井下采煤 工作面周圍選擇合適的觀測(cè)場(chǎng)所，例如可在相鄰工作面的區(qū)段平巷或所測(cè)工作面的停采線 或開切眼以外的巷道中開掘鉆場(chǎng)，向采空區(qū)上方打仰斜鉆孔，鉆孔避開冒落帶且斜穿裂隙 帶，達(dá)到預(yù)計(jì)的裂隙帶頂界以上的一定高度。然后通過向鉆孔中注水，測(cè)定鉆孔各段水的漏 失流量，以各段水的漏失流量來了解巖石的破裂松動(dòng)情況，從而確定裂隙帶的上界高度。但 是，目前用于向鉆孔內(nèi)注水的設(shè)備效率低下，且不能準(zhǔn)確測(cè)定鉆孔各段的水的漏失流量，使 得這種井下仰孔分段注水觀測(cè)方法不能全面展現(xiàn)其優(yōu)越性。用于井下仰孔分段注水觀測(cè)方 法的向鉆孔注水的探管是測(cè)定漏失流量的重要部件，其關(guān)系到測(cè)量的有效性和準(zhǔn)確性的非 常重要的因素。但目前使用的向目標(biāo)測(cè)段注水的探管注水效率不高，注水耗時(shí)長，實(shí)用性不 大。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種煤層采空區(qū)裂隙帶 分段注水觀測(cè)用探管。本實(shí)用新型的注水效率高、能夠快速注水、分段觀測(cè)、實(shí)用性好，且其 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、生產(chǎn)成本低，便于推廣使用。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是煤層采空區(qū)裂隙帶分段注水觀 測(cè)用探管，其特征在于包括兩個(gè)充氣膠囊、通過連接塊安裝在所述兩個(gè)充氣膠囊之間的注 水管、輸氣管道和輸水管道，所述注水管上開有多個(gè)注水孔，所述輸氣管道和輸水管道分別 布設(shè)在充氣膠囊和注水管的內(nèi)部，所述輸水管道上位于注水管的部分開有進(jìn)水孔，所述輸 氣管道上位于充氣膠囊的部分開有充氣孔。上述的煤層采空區(qū)裂隙帶分段注水觀測(cè)用探管，所述輸氣管道與充氣膠囊和注水 管的連接處均安裝有密封圈一，所述輸水管道與充氣膠囊和注水管的連接處均安裝有密封圈二。上述的煤層采空區(qū)裂隙帶分段注水觀測(cè)用探管，所述注水孔為錐形且注水孔的大 口位于注水管的內(nèi)側(cè)壁。上述的煤層采空區(qū)裂隙帶分段注水觀測(cè)用探管，所述注水管上的注水孔的數(shù)量沿輸水管道內(nèi)水的流經(jīng)方向依次增多。上述的煤層采空區(qū)裂隙帶分段注水觀測(cè)用探管，所述注水孔的側(cè)壁上活動(dòng)連接有 單向?qū)Я魅~片。上述的煤層采空區(qū)裂隙帶分段注水觀測(cè)用探管，所述充氣膠囊的外表面為不規(guī)則 凸起本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)采用本實(shí)用新型煤層采空區(qū)裂隙帶分 段注水觀測(cè)用探管，提高了向目標(biāo)測(cè)段的裂隙帶注水的效率，縮短了注水的時(shí)間快速向目 標(biāo)測(cè)段的裂隙帶注水，可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)評(píng)價(jià)各裂隙發(fā)育段的裂隙發(fā)育程度，正確評(píng)價(jià)裂隙帶 發(fā)育情況，有很大的實(shí)用價(jià)值，且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、生產(chǎn)成本低，便于推廣使用。下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

圖1為煤層采空區(qū)裂隙帶分段注水觀測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型的探管的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型的注水管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型的輸水管道和輸氣管道與注水管和充氣膠囊的連接示意圖。圖5為本實(shí)用新型的注水孔的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本實(shí)用新型的充氣膠囊外表面的不規(guī)則凸起的示意圖。附圖標(biāo)記說明[0019]1-探管；11-充氣膠囊；110-凸起；[0020]12-連接塊；121-密封圈一；122-密封圈二 ；[0021]13-注水管；131-注水孔；132-單向?qū)Я魅~片[0022]2-充氣控制系統(tǒng)；20-高壓氣源；21-氣體調(diào)壓閥；[0023]22-壓力表一；23-主輸氣管道；24-進(jìn)氣閥；[0024]25-壓力表二 ；26-放氣閥；27-機(jī)架一；[0025]3-注水控制系統(tǒng)；30-高壓水源；31-水壓調(diào)節(jié)閥；[0026]32-壓力表三；33-主輸水管道；34-進(jìn)水閥；[0027]35-流量表；36-放水閥；37-機(jī)架二 ；[0028]4_鉆孔；5-輸水管道；51-進(jìn)水孔；[0029]6-輸氣管道；61-充氣孔；7-巷道。
具體實(shí)施方式如圖1所示的一種煤層采空區(qū)裂隙帶分段注水觀測(cè)系統(tǒng)，包括探管1、充氣控制系 統(tǒng)2和注水控制系統(tǒng)3，所述探管1 (如圖2所示)，包括兩個(gè)充氣膠囊11、通過連接塊12安 裝在所述兩個(gè)充氣膠囊11之間的注水管13、輸氣管道6和輸水管道5，所述探管1安裝在 鉆孔4中，且充氣膠囊11充氣后與鉆孔4的內(nèi)壁緊密接觸，實(shí)現(xiàn)對(duì)充氣膠囊11之間的注水 管13的兩端的良好密封，使得從注水管13中流出的水不會(huì)沿鉆孔4的方向流出，所述注水 管13上開有多個(gè)注水孔131 (如圖3所示)，所述注水孔131的水從注水管13流出并流入 到目標(biāo)測(cè)段的裂隙帶，用于測(cè)量裂隙帶內(nèi)水的漏失流量，所述輸氣管道6和輸水管道5分別布設(shè)在充氣膠囊11和注水管13的內(nèi)部，所述輸水管道5上位于注水管13的部分開有進(jìn)水 孔51，所述輸氣管道6上位于充氣膠囊11的部分開有充氣孔61，輸氣管道6通過充氣孔61 向充氣膠囊11充氣，使充氣膠囊11膨脹，從而實(shí)現(xiàn)充氣膠囊11對(duì)注水管13兩端的良好密 封，所述輸水管道5通過進(jìn)水孔51向注水管13注入水；該探管1在使用時(shí)，能夠使輸氣管 道6快速通過充氣孔61進(jìn)入充氣膠囊11，充氣膠囊11在氣體的作用下迅速膨脹，所述輸水 管道5能快速的對(duì)注水管13進(jìn)行充水，注水管13能快速通過注水孔131向目標(biāo)測(cè)段的裂 隙帶和冒落帶進(jìn)行注水，且輸水效率非常高。在實(shí)際的使用過程中，注水管13的長度是可 以靈活調(diào)整的，以適應(yīng)于不同的目標(biāo)測(cè)段。所述充氣控制系統(tǒng)2包括高壓氣源20和與高壓氣源20連接的主輸氣管道23，所 述主輸氣管道23上安裝有進(jìn)氣閥24，進(jìn)氣閥24可以對(duì)進(jìn)氣量靈活控制，所述進(jìn)氣閥24的 一側(cè)安裝有氣體調(diào)壓閥21，所述氣體調(diào)壓閥21上連接有壓力表一 22，氣體調(diào)壓閥21可以 靈活調(diào)節(jié)氣體的壓力，壓力表一 22用于顯示壓力值以方便氣體調(diào)壓閥21對(duì)氣體壓力的調(diào) 節(jié)，所述進(jìn)氣閥24的另一側(cè)安裝有放氣閥26，所述放氣閥26上連接有壓力表二 25，放氣閥 26用于對(duì)輸氣管道6輸入的氣體量的控制，所述主輸氣管道23與輸氣管道6連接；所述注水控制系統(tǒng)3包括高壓水源30和與高壓水源30連接的主輸水管道33，所 述主輸水管道33上安裝有進(jìn)水閥34，進(jìn)水閥34可以對(duì)進(jìn)水量靈活控制，所述進(jìn)水閥34的 一側(cè)安裝有水壓調(diào)節(jié)閥31，所述水壓調(diào)節(jié)閥31上連接有壓力表三32，水壓調(diào)節(jié)閥31可以 靈活調(diào)節(jié)氣體的壓力，壓力表三32用于顯示壓力值以方便水壓調(diào)節(jié)閥31對(duì)水壓的調(diào)節(jié)，所 述進(jìn)水閥34的另一側(cè)安裝有流量表35，所述流量表35可直觀的顯示輸入到輸水管道5內(nèi) 的水的流量，也即是注水管13滲入到裂隙帶的水的漏失流量，所述流量表35遠(yuǎn)離進(jìn)水閥34 的一側(cè)連接有放水閥36，放水閥36用于向輸水管道5輸入的水量的控制，所述主輸水管道 33與輸水管道5連接。使用時(shí)，充氣控制系統(tǒng)2先通過主輸氣管道23和輸氣管道6向充氣 膠囊11充氣，充氣膠囊11膨脹后與鉆孔4的內(nèi)壁緊密接觸，充氣膠囊11對(duì)即將要輸入水 的注水管13密封，然后關(guān)閉充氣控制系統(tǒng)2上的進(jìn)氣閥24和放氣閥26，終止對(duì)已經(jīng)充滿氣 體的充氣膠囊11供氣，接下來，開啟注水控制系統(tǒng)3，通過主輸水管道33和輸水管道5向注 水管13內(nèi)注水，水從注水管13上的注水孔131流向目標(biāo)測(cè)段的裂隙帶，通過流量表35觀 測(cè)流向注水管13的水量，這個(gè)水量即是流入到目標(biāo)測(cè)段的裂隙帶的漏失流量，通過漏失流 量的大小來判斷目標(biāo)測(cè)段的裂隙帶的裂隙發(fā)育程度。該觀測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，能 夠快速、準(zhǔn)確的測(cè)出水在目標(biāo)測(cè)段的裂隙帶和冒落帶中的漏失流量，極大的方便了人們對(duì) 裂隙帶發(fā)育程度的觀測(cè)，從而進(jìn)一步指導(dǎo)對(duì)煤層的安全開采，確定采煤對(duì)地表損害程度。所述主輸氣管道23安裝在位于巷道7內(nèi)的機(jī)架一 27上，所述主輸水管道33安裝 在位于巷道7內(nèi)的機(jī)架二 37上。機(jī)架一 27和機(jī)架二 37的設(shè)置使得充氣控制系統(tǒng)2和注 水控制系統(tǒng)3能夠穩(wěn)固。如圖4所示，所述輸氣管道6與充氣膠囊11和注水管13的連接處均安裝有密封圈 一 121，所述輸水管道5與充氣膠囊11和注水管13的連接處均安裝有密封圈122。密封圈 一 121的設(shè)置可使輸氣管道6與充氣膠囊11和注水管13的連接處能夠良好的密封，密封 圈二 122的設(shè)置可使得輸水管道5與充氣膠囊11和注水管13的連接處能夠良好的密封。所述注水孔131為錐形且注水孔131的大口位于注水管13的內(nèi)側(cè)壁。注水孔131 采用這種錐形設(shè)計(jì)(如圖5所示)，使得注水孔131的流速增大，使注水管131內(nèi)的水能快速的流入到裂隙帶內(nèi)，大大縮短了測(cè)試時(shí)間，提高了觀測(cè)的效率。所述注水管13上的注水孔131的數(shù)量沿輸水管道5內(nèi)水的流經(jīng)方向依次增多。由 于是采用井下仰孔分段注水觀測(cè)的方法，鉆孔4是沿某一仰角向上延伸的，當(dāng)注水管13向 裂隙帶注水時(shí)，位于注水管13上端的的注水孔131較多，從注水管13上端向其下端，所述 注水孔131的數(shù)量依次減少，采用這種方式設(shè)置主要是基于當(dāng)注水管13上端的注水孔131 向裂隙帶注水時(shí)，一部分水量會(huì)在重力的作用下向下流動(dòng)，從而使得注水管13下端的注水 量有所減少，這樣可以使得出的漏水流量更加準(zhǔn)確的反映出目標(biāo)側(cè)段的裂隙帶和冒落帶的 發(fā)育程度。所述注水孔131的側(cè)壁上活動(dòng)連接有單向?qū)Я魅~片132。如圖5所示，所述單向?qū)?流葉片132可以實(shí)現(xiàn)從注水管13向目標(biāo)測(cè)段的裂隙帶的單向注水。因?yàn)榱严稁У淖⑺_(dá) 到飽和時(shí)，停止向注水管13內(nèi)注水，將要撤出鉆孔4中目標(biāo)側(cè)段的探管1時(shí)，注水管13內(nèi) 的一部分水會(huì)從輸水管道5回流，從而造成注水管13內(nèi)的水壓減小，而含水量飽和裂隙帶 內(nèi)的一部分水會(huì)從注水孔131倒流入注水孔131，但是，從裂隙帶和冒落帶流入的水中含有 大量的礦物質(zhì)和其它雜質(zhì)，將會(huì)造成對(duì)注水管13的堵塞和腐蝕，采用單向?qū)Я魅~片132且 這種單向?qū)Я魅~片132與注水孔131的側(cè)壁是活動(dòng)連接，當(dāng)水從注水管13經(jīng)注水孔131流 向目標(biāo)測(cè)段裂隙帶的時(shí)候，單向?qū)Я魅~片132在水的沖力下打開；當(dāng)裂隙帶內(nèi)的一部分飽 和水流入注水孔131時(shí)，單向?qū)Я魅~片132在水的沖力下關(guān)閉，從而阻止裂隙帶和冒落帶內(nèi) 的一部分飽和水進(jìn)入注水管13，避免了裂隙帶中含有大量礦物質(zhì)和其它雜質(zhì)的一部分飽和 水對(duì)注水管13的堵塞和腐蝕。所述充氣膠囊11的外表面為不規(guī)則凸起110。如圖6所示，由于鉆孔4的內(nèi)壁凹 凸不平，將充氣膠囊11的外表面設(shè)置為不規(guī)則凸起110，能使充氣膠囊11和鉆孔4達(dá)到良 好的密封。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限制，凡是根 據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變換，均仍 屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求煤層采空區(qū)裂隙帶分段注水觀測(cè)用探管，其特征在于包括兩個(gè)充氣膠囊(11)、通過連接塊(12)安裝在所述兩個(gè)充氣膠囊(11)之間的注水管(13)、輸氣管道(6)和輸水管道(5)，所述注水管(13)上開有多個(gè)注水孔(131)，所述輸氣管道(6)和輸水管道(5)分別布設(shè)在充氣膠囊(11)和注水管(13)的內(nèi)部，所述輸水管道(5)上位于注水管(13)的部分開有進(jìn)水孔(51)，所述輸氣管道(6)上位于充氣膠囊(11)的部分開有充氣孔(61)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層采空區(qū)裂隙帶分段注水觀測(cè)用探管，其特征在于所述 輸氣管道(6)與充氣膠囊(11)和注水管(13)的連接處均安裝有密封圈一(121)，所述輸水 管道(5)與充氣膠囊(11)和注水管(13)的連接處均安裝有密封圈二(122)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤層采空區(qū)裂隙帶分段注水觀測(cè)用探管，其特征在于所述 注水孔(131)為錐形且注水孔(131)的大口位于注水管(13)的內(nèi)側(cè)壁。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤層采空區(qū)裂隙帶分段注水觀測(cè)用探管，其特征在于所述 注水管(13)上的注水孔(131)的數(shù)量沿輸水管道(5)內(nèi)水的流經(jīng)方向依次增多。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤層采空區(qū)裂隙帶分段注水觀測(cè)用探管，其特征在于所述 注水孔(131)的側(cè)壁上活動(dòng)連接有單向?qū)Я魅~片(132)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煤層采空區(qū)裂隙帶分段注水觀測(cè)用探管，其特征在于所述 充氣膠囊(11)的外表面為不規(guī)則凸起(110)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種煤層采空區(qū)裂隙帶分段注水觀測(cè)用探管，包括兩個(gè)充氣膠囊和通過連接塊安裝在所述兩個(gè)充氣膠囊之間的注水管，所述注水管上開有多個(gè)注水孔，探管內(nèi)布設(shè)有輸氣管道和輸水管道，所述輸水管道上位于注水管的部分開有進(jìn)水孔，所述輸氣管道上位于充氣膠囊的部分開有充氣孔。本實(shí)用新型的注水效率高、能夠快速注水、實(shí)用性好，且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、生產(chǎn)成本低，便于推廣使用。
文檔編號(hào)E21C39/00GK201696049SQ20102024984
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月5日
發(fā)明者張曉團(tuán), 王雙明, 范立民, 蔣澤泉 申請(qǐng)人:陜西省煤炭地質(zhì)測(cè)量技術(shù)中心