底板采动破坏带分段观测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种底板采动破坏带分段观测系统，属于矿山底板岩体破坏范围测定技术领域。该观测系统包括封堵系统、探测系统、压力转换系统和推进供给系统，其中，封堵系统包括封堵外管、胶囊进水开关、封堵胶囊和滑移套管，相邻的封堵胶囊之间通过胶囊连接管接通；探测系统的探测内管包括依次连接在一起的I型探测内管和II型探测内管，在I型探测内管上设置有可伸缩充放水头；探测内管位于封堵外管内，并可在封堵外管内相对滑动；当探测内管在封堵外管内相对滑动时，可伸缩充放水头恰好与所述胶囊进水开关配合形成打开或关闭状态。本发明专利技术可以实现观测系统的一次封堵多段依次测量，提高测量效率，并且实现了单系统供水测定一体化。

Sublevel observation system of floor mining failure zone

The invention discloses a sectional observation system for a mining failure zone of a bottom plate, belonging to the technical field of measuring the failure range of a mine floor rock. The observation system including blocking system, detection system, pressure conversion system and promote the supply system, which comprises a plugging plugging system of outer tube, the water inlet switch, plugging capsule capsule and sliding sleeve, sealing between adjacent tubes connected by capsule capsule connection; detection system including the inner tube are connected in sequence with the I type detection II type detection tube and the inner tube, inner tube type detection in I is provided with a telescopic discharge detecting head; the inner tube is positioned inside the outer tube and plugging, plugging in the outer tube relative sliding; when the probe tube plugging in the outer tube relative sliding, telescopic discharge head coincided with the the water inlet switch capsule is formed with the open or closed state. The invention can realize the primary plugging of the observation system, the multistage measurement in turn, the improvement of the measuring efficiency, and the integration of the water supply measurement of the single system.

【技术实现步骤摘要】
底板采动破坏带分段观测系统
本专利技术属于矿山底板岩体破坏范围测定
，具体涉及底板采动破坏带分段观测系统。
技术介绍
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。目前现有技术中通常采用数值模拟、经验公式预计、现场实测等手段进行观测。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。对底板采动破坏带的观测中，存在的技术缺陷还有：首先，现有的双端封堵观测系统在探测时需要多次进行推进探测，分多段进行探测，由于钻孔长度大致在50-70m，每次推进探测长度大约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，并且测量效率不高；其次，在实际观测过程中，需要进行多次的充放水，进行胶囊起胀及裂隙充水，另外，传统的起胀胶囊在高压水的作用下，由于应力的集中导致其容易破裂；最后，钻孔内观测水源压力较大会对钻孔孔壁内原有裂隙形成扩张作用，现有的双端封堵系统需要频繁的更换不同压力水源，现有技术未能同时解决上述四个问题。
技术实现思路
本专利技术的任务在于提供一种底板采动破坏带分段观测系统，该探测系统首先可以实现观测系统的一次封堵多段依次测量，提高了测量效率；其次，实现了单系统供水测定一体化，不仅解决了钻孔内多管道绕线问题，而且减少了操作系统个数(传统的测量中封堵系统与测漏系统是分别测量的)，同时实现了同一水源下水压力的转换，保证了封堵过程与探测过程在各自水压力下工作；最后，避免了封堵胶囊的高压充水易破裂问题，提高了测量过程的稳定性。其技术解决方案包括：一种底板采动破坏带分段观测系统，其包括封堵系统、探测系统、压力转换系统和推进供给系统，所述探测系统包括导向锥和探测内管，所述探测内管包括依次连接在一起的I型探测内管和II型探测内管，所述I型探测内管用于伸入岩层的最内侧，所述导向锥安装在所述I型探测内管的头部，所述II型探测内管设置有若干段，其特征在于：在所述I型探测内管上设置有可伸缩充放水头；所述封堵系统包括封堵外管、胶囊进水开关、若干个封堵胶囊和若干个滑移套管，相邻的封堵胶囊之间通过胶囊连接管接通，所述滑移套管套置在所述封堵外管上，其中，每个封堵胶囊均包括外封堵胶囊和内封堵胶囊，所述外封堵胶囊的一端固定在所述滑移套管的外侧，另一端固定在所述封堵外管凸起部的外侧，所述内封堵胶囊的一端固定在所述滑移套管的内侧，另一端固定在所述封堵外管上，相邻的封堵胶囊之间的封堵外管的顶部均设置有漏水孔，所述探测内管位于所述封堵外管内，并可在所述封堵外管内相对滑动；所述胶囊进水开关设置在位于最外侧的封堵胶囊处的封堵外管上，并且，当探测内管在所述封堵外管内相对滑动时，所述可伸缩充放水头恰好与所述胶囊进水开关配合形成打开或关闭状态，所述推进供给系统包括钻机、钻杆和注水操作台；所述压力转化系统位于钻机与探测内管之间的钻杆上，其包括套管一、套管二和压力转换阀门，所述套管一、套管二与所述钻杆形成螺纹连接，所述压力转换阀门包括转换管和压力转换器，所述压力转换器位于所述转换管内部。作为本专利技术的一个优选方案，所述压力转换器包括不等长活塞组、通水孔、弹簧一、压板和调节螺丝，所述不等长活塞组为圆柱形，其中间被长轴固定连接，所述通水孔位于不等长活塞组两侧，所述弹簧一位于不等长活塞组的下方，通过不等长活塞组的移动来控制是否充水，所述压板和调节螺丝用于调节开启压力。作为本专利技术的另一个优选方案，所述封堵外管内壁底部设置有导向轨，所述探测内管的外壁底部设置有与所述导向轨配合滑动的凹槽。优选的，所述胶囊进水开关包括密封盖板、胶囊充水孔和弹簧二，所述密封盖板包括横向密封盖板和与其连接的垂向密封盖板，所述胶囊充水孔位于所述横向的密封盖板上，所述弹簧二位于垂向密封盖板的两侧。优选的，所述可伸缩充放水头为一球状凸起，当可伸缩充放水头在封堵外管内滑动至胶囊进水开关位置时，所述可伸缩充放水头恰好弹出，将所述密封盖板推起，导通胶囊充水孔，通过注水操作台进行充水。优选的，所述导向轨呈半圆拱形。优选的，所述内封堵胶囊、外封堵胶囊的两端通过紧固螺圈进行固定。优选的，I型探测内管与II型探测内管、相邻的II型探测内管之间均通过螺纹连接。本专利技术所带来的有益技术效果：(1)本专利技术实现了观测系统的一次封堵完成多段依次测量，相对传统双端封堵测漏装置，可成倍减少封堵装置移动次数，提高了系统的稳定性及测量工作的效率。(2)实现了由单一操作系统供水封堵测定，同时实现了探测内管在固定轨道滑移探测，解决了钻孔内多管道绕线问题，保证了探测过程的稳定性。(3)实现了同一外界水源下高低水压的转换，保证了封堵过程与探测过程在各自不同水压力下有序工作，不仅有效避免了高压水源对钻孔裂隙的破坏作用，而且提高了测量过程的准确性。(4)封堵胶囊在高压水源下起胀时，可以随滑移套管在一定范围内移动，避免了封堵胶囊因为应力集中现象造成的高压充水易破裂问题，提高了封堵胶囊的密封效果。(5)实现了一次充水所有封堵胶囊的全部起胀，减少了操作步骤。本专利技术系统结构简单，易于操作，制作成本低，测量效率高，稳定性强。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步说明：图1为本专利技术底板采动破坏带分段观测系统的总体结构示意图；图2为本专利技术封堵系统结构(位于最外侧的封堵胶囊处)的示意图；图3为本专利技术封堵系统结构(其余封堵胶囊处)的示意图；图4、图5为本专利技术封堵系统状态示意图；图6为本专利技术胶囊进水开关的结构示意图；图7为本专利技术滑移套管的结构示意图；图8为本专利技术胶囊连接管结构示意图；图9为本专利技术Ⅰ型探测内管结构示意图；图10为本专利技术Ⅰ型探测内管中伸缩充放水头结构示意图；图11为本专利技术Ⅰ型探测内管中伸缩充放水头工作状态示意图；图12为本专利技术压力转换阀门分解图；图13、图14为本专利技术压力转换阀门状态示意图；图15为本专利技术压力转换器结构示意图；图16为本专利技术压力转换器状态示意图；图17为本专利技术封堵外管结构示意图；图18为本专利技术导向轨结构示意图；图中，1、岩体，2、钻孔，3、外封堵胶囊，4、内封堵胶囊，5、胶囊连接管，6、封堵外管，7、II型探测内管，8、导向锥，9、钻杆，10、钻机，11、高压软管，12、注水操作台，13、套管一，14、套管二，15、压力转换阀门，16、不等长活塞组，17、通水孔，18、弹簧一，19、压板，20、调节螺丝，21、滑移套管，22、紧固螺圈，23、漏水孔，24、导向轨，25、胶囊进水开关，26、胶囊充水孔，27、弹簧二，28、可伸缩充放水头，29、压力转换器，30、密封盖板，31、Ⅰ型探测内管，32、转换管。具体实施方式本专利技术提出了一种底板采动破坏带分段观测系统，为了使本专利技术的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本专利技术做详细说明。如如1所示，本专利技术底板采动破坏带分段观测系统，包括封堵系统、探测系统、压力转换系统和推进供给系统。探测系统结合图1、图9所示，包括导向锥8和探测内管，探测内管包括依次连接在一起的I型探测内管31和II型探测内管7，其中，I型探测内管31有一段，II型探测内管7可设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种底板采动破坏带分段观测系统，其包括封堵系统、探测系统、压力转换系统和推进供给系统，所述探测系统包括导向锥和探测内管，所述探测内管包括依次连接在一起的I型探测内管和II型探测内管，所述I型探测内管用于伸入岩层的最内侧，所述导向锥安装在所述I型探测内管的头部，所述II型探测内管设置有若干段，其特征在于：在所述I型探测内管上设置有可伸缩充放水头；所述封堵系统包括封堵外管、胶囊进水开关、若干个封堵胶囊和若干个滑移套管，相邻的封堵胶囊之间通过胶囊连接管接通，所述滑移套管套置在所述封堵外管上并可在一定范围内滑动，其中，每个封堵胶囊均包括外封堵胶囊和内封堵胶囊，所述外封堵胶囊的一端固定在所述滑移套管的外侧，另一端固定在所述封堵外管凸起部的外侧，所述内封堵胶囊的一端固定在所述滑移套管的内侧，另一端固定在所述封堵外管上，相邻的封堵胶囊之间的封堵外管的顶部均设置有漏水孔，所述探测内管位于所述封堵外管内，并可在所述封堵外管内相对滑动；所述胶囊进水开关设置在位于最外侧的封堵胶囊处的封堵外管上，并且，当探测内管在所述封堵外管内相对滑动时，所述可伸缩充放水头恰好与所述胶囊进水开关配合形成打开或关闭状态，所述推进供给系统包括钻机、钻杆和注水操作台，所述注水操作台用于向封堵胶囊内注水；所述压力转化系统位于钻机与探测内管之间的钻杆上，其包括套管一、套管二和压力转换阀门，所述套管一、套管二与所述钻杆形成螺纹连接，所述压力转换阀门包括转换管和压力转换器，所述压力转换器位于所述转换管内部。...

【技术特征摘要】
1.一种底板采动破坏带分段观测系统，其包括封堵系统、探测系统、压力转换系统和推进供给系统，所述探测系统包括导向锥和探测内管，所述探测内管包括依次连接在一起的I型探测内管和II型探测内管，所述I型探测内管用于伸入岩层的最内侧，所述导向锥安装在所述I型探测内管的头部，所述II型探测内管设置有若干段，其特征在于：在所述I型探测内管上设置有可伸缩充放水头；所述封堵系统包括封堵外管、胶囊进水开关、若干个封堵胶囊和若干个滑移套管，相邻的封堵胶囊之间通过胶囊连接管接通，所述滑移套管套置在所述封堵外管上并可在一定范围内滑动，其中，每个封堵胶囊均包括外封堵胶囊和内封堵胶囊，所述外封堵胶囊的一端固定在所述滑移套管的外侧，另一端固定在所述封堵外管凸起部的外侧，所述内封堵胶囊的一端固定在所述滑移套管的内侧，另一端固定在所述封堵外管上，相邻的封堵胶囊之间的封堵外管的顶部均设置有漏水孔，所述探测内管位于所述封堵外管内，并可在所述封堵外管内相对滑动；所述胶囊进水开关设置在位于最外侧的封堵胶囊处的封堵外管上，并且，当探测内管在所述封堵外管内相对滑动时，所述可伸缩充放水头恰好与所述胶囊进水开关配合形成打开或关闭状态，所述推进供给系统包括钻机、钻杆和注水操作台，所述注水操作台用于向封堵胶囊内注水；所述压力转化系统位于钻机与探测内管之间的钻杆上，其包括套管一、套管二和压力转换阀门，所述套管一、套管二与所述钻杆形成螺纹连接，所述压力转换阀门包括转换管和压力转换器，所述压力转换器位于所述转换管内部。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：王建宁，宋文成，赵春波，王东辉，张勤，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37