专利名称：煤层采空区裂隙带注水观测系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种观测系统，特别涉及一种煤层采空区裂隙带注水观测系统，用于 观测煤层采空区的裂隙带的发育高度和裂隙发育程度。
背景技术：
传统的煤层采空区裂隙带的观测方法是地面钻孔简易水文观测法，需要在地面上 位于采空区回风巷或机巷两侧一定的范围内，以采空区一侧为主施工数个钻孔，通过钻进 过程中冲洗液消耗量的变化，确定采空区裂隙带和冒落带的高度和分布形态，但是，一旦煤 层埋深较深，不但钻探工作量较大，施工成本高、地面施工钻孔对生态环境影响大等而且观 测的精度也难以控制。为了提高观测的高度、节约工程量、降低施工成本，采用井下仰孔分 段注水观测的方法对煤层采空区裂隙带和冒落带进行观测，该方法的具体做法是在煤矿井 下采煤工作面周围选择合适的观测场所，例如可在相邻工作面的区段平巷或所测工作面的 停采线或开切眼以外的巷道中开掘钻场，向采空区上方打仰斜钻孔，钻孔避开冒落带且斜 穿裂隙带，达到预计的裂隙带顶界以上的一定高度。然后通过向钻孔中注水，测定钻孔各段 水的漏失流量，以各段水的漏失流量来了解岩石的破裂松动情况，从而确定裂隙带的上界 高度。但是，目前用于向钻孔内注水的设备效率低下，且不能准确测定钻孔各段的水的漏失 流量，使得这种井下仰孔分段注水观测方法不能全面展现其优越性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种煤层采空区裂隙带注水 观测系统。本发明提高了井下仰孔分段注水观测方法的效率，并能准确测定钻孔各段的水 的漏失流量，且其结构简单、使用方便、生产成本低，便于推广使用。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是煤层采空区裂隙带注水观测系统，其 特征在于包括探管、充气控制系统和注水控制系统；所述探管包括两个充气胶囊、通过连接块安装在所述两个充气胶囊之间的注水 管、输气管道和输水管道，所述注水管上开有多个注水孔，所述输气管道和输水管道分别布 设在充气胶囊和注水管内部，所述输水管道上位于注水管的部分开有进水孔，所述输气管 道上位于充气胶囊的部分开有充气孔；所述充气控制系统包括高压气源和与高压气源连接的主输气管道，所述主输气管 道上安装有进气阀，所述进气阀的一侧安装有气体调压阀，所述气体调压阀上连接有压力 表一，所述进气阀的另一侧安装有放气阀，所述放气阀上连接有压力表二，所述主输气管道 与输气管道连接；所述注水控制系统包括高压水源和与高压水源连接的主输水管道，所述主输水管 道上安装有进水阀，所述进水阀的一侧安装有水压调节阀，所述水压调节阀上连接有压力 表三，所述进水阀的另一侧安装有流量表，所述流量表远离进水阀的一侧连接有放水阀，所 述主输水管道与输水管道连接。
上述的煤层采空区裂隙带注水观测系统，所述主输气管道安装在位于巷道内的机 架一上，所述主输水管道安装在位于巷道内的机架二上。上述的煤层采空区裂隙带注水观测系统，所述输气管道与充气胶囊和注水管的连 接处分均安装有密封圈一，所述输水管道与充气胶囊和注水管的连接处均安装有密封圈
--ο上述的煤层采空区裂隙带注水观测系统，所述注水孔为锥形且注水孔的大口位于 注水管的内侧壁。上述的煤层采空区裂隙带注水观测系统，所述注水管上的注水孔的数量沿输水管 道内水的流经方向依次增多。上述的煤层采空区裂隙带注水观测系统，所述注水孔的侧壁上活动连接有单向导 流叶片。上述的煤层采空区裂隙带注水观测系统，所述充气胶囊的外表面为不规则凸起。本发明与现有技术相比具有以下优点采用本发明煤层采空区裂隙带注水观测系 统提高了井下仰孔分段注水观测方法的工作效率，缩短了观测的时间，且能准确测出目标 测段的裂隙带和冒落带的水的漏水流量，从而可以准确判断目标测段的裂隙带和冒落带的 发育程度，为煤层的安全开采提供准确的技术参数，且本发明使用方便，操作简单，有很大 的实用价值。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明的整体结构示意图。图2为本发明的探管的整体结构示意图。图3为本发明的注水管的结构示意图。图4为本发明的输水管道和输气管道与注水管和充气胶囊的连接示意图。图5为本发明的注水孔的结构示意图。图6为本发明的充气胶囊外表面的不规则凸起的示意图。附图标记说明1-探管；11-充气胶囊；110-不规则凸起；12-连接块； 121-密封圈一；122-密封圈二；13-注水管； 131-注水孔；132-单向导流叶片；2-充气控制系统；20-高压气源；21-气体调压阀；22-压力表一 ；23-主输气管道；24-进气阀；25-压力表二； 26-放气阀； 27-机架一；3-注水控制系统；30-高压水源；31-水压调节阀；32-压力表三；33-主输水管道；34-进水阀；35-流量表；36-放水阀； 37-机架二；4-钻孔； 5-输水管道；51-进水孔；6-输气管道；61-充气孔； 7-巷道。
具体实施例方式如图1所示的一种煤层采空区裂隙带注水观测系统，包括探管1、充气控制系统2 和注水控制系统3，所述探管1 (如图2所示)，包括两个充气胶囊11、通过连接块12安装在 所述两个充气胶囊11之间的注水管13、输气管道6和输水管道5，所述探管1安装在钻孔4 中，且充气胶囊11充气后与钻孔4的壁紧密接触，实现对充气胶囊11之间的注水管13的 两端的良好密封，使得从注水管13中流出的水不会沿钻孔4的方向流出，所述注水管13上 开有多个注水孔131 (如图3所示)，所述注水孔131的水从注水管13流出并流入到目标测 段的裂隙带和冒落带，用于测量裂隙带和冒落带内水的漏失流量，所述输气管道6和输水 管道5分别布设在充气胶囊11和注水管13内部，所述输水管道5上位于注水管13的部分 开有进水孔51，所述输气管道6上位于充气胶囊11的部分开有充气孔61，输气管道6通过 充气孔61向充气胶囊11充气，使充气胶囊11膨胀，从而实现充气胶囊11对注水管13两 端的良好密封，所述输水管道5通过进水孔51向注水管13注入水；该探管1在使用时，能 够使输气管道6快速通过充气孔61进入充气胶囊11，充气胶囊11在气体的作用下迅速膨 胀，所述输水管道5能快速的对注水管13进行充水，注水管13能快速通过注水孔131向目 标测段的裂隙带和冒落带进行注水，且输水效率非常高。所述充气控制系统2包括高压气源20和与高压气源20连接的主输气管道23，所 述主输气管道23上安装有进气阀24，进气阀24可以对进气量灵活控制，所述进气阀24的 一侧安装有气体调压阀21，所述气体调压阀21上连接有压力表一 22，气体调压阀21可以 灵活调节气体的压力，压力表一 22用于显示压力值以方便气体调压阀21对气体压力的调 节，所述进气阀24的另一侧安装有放气阀26，所述放气阀26上连接有压力表二 25，放气阀 26用于对输气管道6输入的气体量的控制，所述主输气管道23与输气管道6连接；所述注水控制系统3包括高压水源30和与高压水源30连接的主输水管道33，所 述主输水管道33上安装有进水阀34，进水阀34可以对进水量灵活控制，所述进水阀34的 一侧安装有水压调节阀31，所述水压调节阀31上连接有压力表三32，水压调节阀31可以 灵活调节气体的压力，压力表三32用于显示压力值以方便水压调节阀31对水压的调节，所 述进水阀34的另一侧安装有流量表35，所述流量表35可直观的显示输入到输水管道5内 的水的流量，也即是注水管13渗入到裂隙带和冒落带的水的漏失流量，所述流量表35远离 进水阀34的一侧连接有放水阀36，放水阀36用于向输水管道5输入的水量的控制，所述主 输水管道33与输水管道5连接。使用时，充气控制系统2先通过主输气管道23和输气管 道6向充气胶囊11充气，充气胶囊11膨胀后与钻孔4的内壁紧密接触，充气胶囊11对即 将要输入水的注水管13密封，然后关闭充气控制系统2上的进气阀24和放气阀26，终止对 已经充满气体的充气胶囊11供气，接下来，开启注水控制系统3，通过主输水管道33和输水 管道5向注水管13内注水，水从注水管13上的注水孔131流向目标测段的裂隙带和冒落 带，通过流量表35观测流向注水管13的水量，这个水量即是流入到目标测段的裂隙带和冒 落带的漏失流量，通过漏失流量的大小来判断目标测段的裂隙带和冒落带的发育程度。该 观测系统的结构简单，操作方便，能够快速、准确的测出水在目标测段的裂隙带和冒落带中 的漏失流量，极大的方便了人们对裂隙带和冒落带发育程度的观测，从而进一步指导对煤 层的安全开采。所述主输气管道23安装在位于巷道7内的机架一 27上，所述主输水管道33安装
5在位于巷道7内的机架二 37上。机架一 27和机架二 37的设置使得充气控制系统2和注 水控制系统3能够稳固。如图4所示，所述输气管道6与充气胶囊11和注水管13的连接处均安装有密封 圈一 121，所述输水管道5与充气胶囊11和注水管13的连接处均安装有密封圈二 122。密 封圈一 121的设置可使输气管道6与充气胶囊11和注水管13的连接处能够良好的密封， 密封圈二 122的设置可使得输水管道5与充气胶囊11和注水管13的连接处能够良好的密 封。所述注水孔131为锥形且注水孔131的大口位于注水管13的内侧壁。注水孔131 采用这种锥形设计(如图5所示)，使得注水孔131的流速增大，使注水管131内的水能快 速的流入到裂隙带和冒落带内，大大缩短了测试时间，提高了观测的效率。所述注水管13上的注水孔131的数量沿输水管道5内水的流经方向依次增多。由 于是采用井下仰孔分段注水观测的方法，钻孔4是沿某一仰角向上延伸的，当注水管13向 裂隙带和冒落带注水时，位于注水管13上端的的注水孔131较多，从注水管13上端向其下 端，所述注水孔131的数量依次减少，采用这种方式设置主要是基于当注水管13上端的注 水孔131向裂隙带和冒落带注水时，一部分水量会在重力的作用下向下流动，从而使得注 水管13下端的注水量有所减少，这样可以使得出的漏水流量更加准确的反映出目标侧段 的裂隙带和冒落带的发育程度。所述注水孔131的侧壁上活动连接有单向导流叶片132。如图5所示，所述单向导 流叶片132可以实现从注水管13向目标测段的裂隙带和冒落带的单向注水。因为裂隙带 和冒落带的注水达到饱和时，停止向注水管13内注水，将要撤出钻孔4中目标侧段的探管1 时，注水管13内的一部分水会从输水管道5回流，从而造成注水管13内的水压减小，而含 水量饱和裂隙带和冒落带内的一部分水会从注水孔131倒流入注水孔131，但是，从裂隙带 和冒落带流入的水中含有大量的矿物质和其它杂质，将会造成对注水管13的堵塞和腐蚀， 采用单向导流叶片132且这种单向导流叶片132与注水孔131的侧壁是活动连接，当水从 注水管13经注水孔131流向目标测段裂隙带和冒落带的时候，单向导流叶片132在水的冲 力下打开；当裂隙带和冒落带内的一部分饱和水流入注水孔131时，单向导流叶片132在水 的冲力下关闭，从而阻止裂隙带和冒落带内的一部分饱和水进入注水管13，避免了裂隙带 和冒落带中含有大量矿物质和其它杂质的一部分饱和水对注水管13的堵塞和腐蚀。所述充气胶囊11的外表面为不规则凸起110。如图6所示，由于钻孔4的内壁凹 凸不平，将充气胶囊11的外表面设置为不规则凸起110，能使充气胶囊11和钻孔4达到良 好的密封。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明 技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技 术方案的保护范围内。
权利要求
煤层采空区裂隙带注水观测系统，其特征在于包括探管(1)、充气控制系统(2)和注水控制系统(3)；所述探管(1)包括两个充气胶囊(11)、通过连接块(12)安装在所述两个充气胶囊(11)之间的注水管(13)、输气管道(6)和输水管道(5)，所述注水管(13)上开有多个注水孔(131)，所述输气管道(6)和输水管道(5)分别布设在充气胶囊(11)和注水管(13)内部，所述输水管道(5)上位于注水管(13)的部分开有进水孔(51)，所述输气管道(6)上位于充气胶囊(11)的部分开有充气孔(61)；所述充气控制系统(2)包括高压气源(20)和与高压气源(20)连接的主输气管道(23)，所述主输气管道(23)上安装有进气阀(24)，所述进气阀(24)的一侧安装有气体调压阀(21)，所述气体调压阀(21)上连接有压力表一(22)，所述进气阀(24)的另一侧安装有放气阀(26)，所述放气阀(26)上连接有压力表二(25)，所述主输气管道(23)与输气管道(5)连接；所述注水控制系统(3)包括高压水源(30)和与高压水源(30)连接的主输水管道(33)，所述主输水管道(33)上安装有进水阀(34)，所述进水阀(34)的一侧安装有水压调节阀(31)，所述水压调节阀(31)上连接有压力表三(32)，所述进水阀(34)的另一侧安装有流量表(35)，所述流量表(35)远离进水阀(34)的一侧连接有放水阀(36)，所述主输水管道(33)与输水管道(5)连接。
2.根据权利要求1所述的煤层采空区裂隙带注水观测系统，其特征在于所述主输气 管道(23)安装在位于巷道(7)内的机架一(27)上，所述主输水管道(33)安装在位于巷道 (7)内的机架二 (37)上。
3.根据权利要求2所述的煤层采空区裂隙带注水观测系统，其特征在于所述输气管 道(6)与充气胶囊(11)和注水管(13)的连接处分均安装有密封圈一(121)，所述输水管道 (5)与充气胶囊(11)和注水管(13)的连接处均安装有密封圈二(122)。
4.根据权利要求3所述的煤层采空区裂隙带注水观测系统，其特征在于所述注水孔 (131)为锥形且注水孔(131)的大口位于注水管(13)的内侧壁。
5.根据权利要求4所述的煤层采空区裂隙带注水观测系统，其特征在于所述注水管 (13)上的注水孔(131)的数量沿输水管道(5)内水的流经方向依次增多。
6.根据权利要求5所述的煤层采空区裂隙带注水观测系统，其特征在于所述注水孔 (131)的侧壁上活动连接有单向导流叶片(132)。
7.根据权利要求6所述的煤层采空区裂隙带注水观测系统，其特征在于所述充气胶 囊(11)的外表面为不规则凸起(110)。
全文摘要
本发明公开了一种煤层采空区裂隙带注水观测系统，包括探管、充气控制系统和注水控制系统；探管包括两个充气胶囊、通过连接块安装在两个充气胶囊之间的注水管、输气管道和输水管道，注水管上开有多个注水孔，输气管道和输水管道分别布设在充气胶囊和注水管内部，输水管道上位于注水管的部分开有进水孔，输气管道上位于充气胶囊的部分开有充气孔；充气控制系统包括高压气源和与高压气源连接的主输气管道，主输气管道与输气管道连接；注水控制系统包括高压水源和与高压水源连接的主输水管道，主输水管道与输水管道连接。本发明提高了井下仰孔分段注水观测方法的效率，可准确测出钻孔各段水的漏失流量，其结构简单、使用方便。
文档编号E21C39/00GK101892841SQ20101021864
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月5日 优先权日2010年7月5日
发明者张晓团, 王双明, 范立民, 蒋泽泉 申请人:陕西省煤炭地质测量技术中心