水压致裂法地应力测量印模系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及煤矿开采技术领域，特别是涉及一种水压致裂法地应力测量印模系统。
【背景技术】
[0002]地应力是存在地层中的天然应力，也称为岩体初始应力和原岩应力。它是引起各种地下岩体开挖工程变形和破坏的根本作用力，是确定工程岩体力学属性，进行工程设计及稳定性分析的必要前提条件。
[0003]国内外相关研宄表明，重力作用和构造运动是引起地应力的主要原因，除此之外还受到其他多种因素的影响，因此造成了地应力状态的复杂性和多变性。对于岩体工程设计和施工周期来讲，区域应力场是相对稳定的非稳定场，其大小和方向很难通过数学计算或者数值模型分析方法获得，唯一可行的方法就是进行原位岩体应力实测。
[0004]目前国内外普遍采用的地应力测量方法有两种，即应力解除法和水压致裂法。水压致裂法为直接应力测量方法，它具有测量深度深，不需要了解岩石的相关力学参数的主要优点，在国内外得到广泛应用。尤其在深部岩体工程中，水压致裂法是唯一的岩体应力测量方法，目前国内外关于深部岩体应力数据均来自于该测量方法。国外最大测量深度超过5000m，国内最大测量深度超过1300m。
[0005]煤矿井下水压致裂法地应力测量在巷道顶板围岩中进行，在打好的钻孔中将一对跨接封孔器放置到预定位置，然后注水将封隔器涨起，对封隔器之间的完整岩体进行注水压裂。一般分为初次压裂和重张工序，同时采集水压过程的压力-时间曲线。通过水力压裂过程曲线可以得到破裂压力、瞬时关闭压力和重张压力。根据上述参数采用相关公式可以计算出最大水平主应力、最小水平主应力、岩石抗拉强度等量值。压裂裂纹的延展方向为最大水平主应力方向，为了得到压裂裂纹的方位及形态，最常用的方法是进行裂纹印模。把带有定向罗盘的印模胶筒放置在已压裂的孔段，然后给印模胶筒加压，压力大小和加压时间可根据压裂参数确定。印模胶筒外层固结半硫化橡胶，通过涂刷四氢呋喃使其软化并具有一定的塑性，当印模胶筒注水膨胀，压力达到一定数值后，外层软化的橡胶就可以挤入压裂裂纹中，胶筒卸压后印痕留在其上，这样就可以得到压裂裂纹和原生裂纹。根据印模装置中的基线方位通过平面弧长与角度的计算就可以确定裂纹的破裂方向。
[0006]根据不同的测试要求，水压致裂地应力测量分为平面应力测量和三维应力测量。无论何种测试目的都需要在钻孔的特定范围内进行多次压裂和印模，通过压力-时间曲线及印模结果来确定各应力的量值及方向，并对测试数据的准确性进行分析和判断。然而现有的印模系统存在如下缺点:
[0007]1、原印模器配备的二维定向罗盘只能单次定向，每次在孔中放置一个印模胶筒，只能在铅垂钻孔中实施一次印模；
[0008]2、原印模胶筒表面固结半硫化橡胶，需要用四氢呋喃进行软化，多次使用后表面半硫化橡胶容易变质硬化，导致印模效果不佳、使用期限短。要进行多次印模时需要携带和储备多根印模胶筒。
【实用新型内容】
[0009](一)要解决的技术问题
[0010]本实用新型的目的是提供一种不受钻孔布置方式限制，一次放置可实现两次印模，且印模材料可拆卸的水压致裂法地应力测量印模系统。
[0011](二)技术方案
[0012]为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种水压致裂法地应力测量印模系统，其包括定向装置、上印模胶筒、下印模胶筒、可拆卸印模材料、第一管道、第二管道、储能器和高压油泵，所述定向装置、上印模胶筒和下印模胶筒从上至下顺次连接，所述上印模胶筒和下印模胶筒的外表面分别缠绕有所述可拆卸印模材料，所述第一管道和第二管道的一端分别与所述下印模胶筒的下端连接，所述第一管道和第二管道的另一端分别与所述储能器连接，所述储能器与所述高压油泵连接。
[0013]其中，所述可拆卸印模材料优选为乙丙橡胶自粘胶带。
[0014]其中，所述第一管道和第二管道上分别设有压力监测仪。
[0015]进一步地，所述压力监测仪优选为电阻应变式压力传感器。
[0016]其中，所述定向装置优选为三维罗盘。
[0017](三)有益效果
[0018]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:
[0019]本实用新型提供的一种水压致裂法地应力测量印模系统，其采用定向装置、上印模胶筒和下印模胶筒从上至下顺次连接，所述上印模胶筒和下印模胶筒的外表面分别缠绕有可拆卸印模材料，第一管道和第二管道的一端分别与所述下印模胶筒的下端连接，所述第一管道和第二管道的另一端分别与储能器连接，所述储能器与高压油泵连接；采用所述上印模胶筒和下印模胶筒连接，可同时或分次进行两段压裂裂纹印模，可大幅提高地应力测试效率；采用可拆卸印模材料替代原来固结于胶筒表面的半硫化橡胶，可节约成本，延长印模胶筒使用周期，印模效果更好。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型一种水压致裂法地应力测量印模系统的整体连接关系示意图。
[0021]图中:1:高压油泵；2:储能器；3:定向装置；4:上印模胶筒；5:下印模胶筒；6:可拆卸印模材料；7:第一管道；8:第二管道；9:压力监测仪。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0023]在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用