一种金属管组合式矿山开采导水裂隙带高度测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及矿山导水裂隙带高度探测、矿山开采煤层底板岩层破坏带深度探测领域，具体地说是一种金属管组合式矿山开采导水裂隙带高度测量装置。
【背景技术】
[0002]矿山导水裂隙带高度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，因此为研究采动围岩中的导水通道的形成，有必要掌握岩层移动规律和确定导水裂隙带的高度测定，现有技术中通常采用数值模拟、经验公式预计、现场实测等手段来进行测定。
[0003]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，随着充填开采等新技术推广，采深变小和接近地层松散层底部，经验公式的适用性越来越差;现场实测多采用钻孔分段注水，测量渗透和漏失量;也有采用钻孔电视。钻孔注水采用的设备每次只能测量一段，每段的测量长度约为1.5m，而钻孔长度约为30-50m，造成测量设备在钻孔中移动次数过多。由于钻孔倾角造成的水头压力误差，导致现有技术中设备每次的测段不能太长，同时，由于设备自身缺陷会出现一系列的问题，如不能同时测量多个测段、测量工作量大、移动次数多、测量不精确等。钻孔电视法受钻孔穿过岩层岩性变化不同，形成钻孔塌孔和膨胀变形堵孔等，造成无法及时放入探头等。以上方法在空间上测量范围受限，时间上不能增加时间跨度来对变形从开始至结束的动态变化进行测量。
【发明内容】
[0004]本实用新型的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种金属管组合式矿山开采导水裂隙带高度测量装置。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0006]—种金属管组合式矿山开采导水裂隙带高度测量装置，包括探测系统、封堵系统和测定系统，所述探测系统安装在探测裂隙带的钻孔中，封堵系统用于封闭钻孔壁和探测系统间的空隙:
[0007]所述探测系统由若干个探测单元组合而成，其包括若干个金属探测管、连接材料及多芯通讯线缆，若干个金属探测管通过连接材料依次连接在一起形成中空线缆管，相邻金属探测管的管口之间相接触，多芯通讯线缆穿设在该中空线缆管内，多芯通讯线缆的各线缆芯线采用不同颜色加以区分并按顺序编号，每个金属探测管或每间隔几个金属探测管的内壁点焊一种分色线缆芯线；
[0008]所述测定系统用于测量探测系统中各探测单元间的连接和断开状态。
[0009]所述测定系统包括芯线接线板和万用表，芯线接线板上设有多个接线柱，接线柱对应分色线缆芯线顺序编号并接线，万用表用来测量在探测时间段内多个接线柱间的连接和断开状态及电阻值。
[0010]进一步的，所述金属探测管的内壁和分色线缆芯线间的点焊点与分色线缆芯线间预留一定的变形余量。
[0011]进一步的，所述若干个金属探测管通过导电胶圈依次连接在一起形成中空线缆管。
[0012]进一步的，所述相邻金属探测管间通过防水胶布包裹外边。
[0013]所述封堵系统设在探测系统末端与钻孔的孔口之间，其包括钻孔套管、注浆管、管阀和封堵材料(水泥浆)，注浆管及管阀位于钻孔的孔口位置处，钻孔套管的出线缆线末端密封，经注浆管末端出线口引出后连接测定系统，封堵系统为钻孔内用注浆栗引入水泥浆，充填探测系统与钻孔壁间空隙，确保各探测单元挤压紧密，
[0014]进一步的，所述钻孔套管与探测系统末端通过防水胶带防漏连接，以确保封堵水泥浆不能进入钻孔套管和各探测系统内，以使各探测单元在岩层中变化时探测线缆能伸缩移动。
[0015]本实用新型的一种金属管组合式矿山开采导水裂隙带高度测量装置与现有技术相比所产生的有益效果是:
[0016]1、本实用新型由若干个金属探测管通过连接材料依次连接在一起形成中空线缆管，通过在其中穿设多芯通讯线缆，多芯通讯线缆的各线缆芯线采用不同颜色加以区分并按顺序编号，每个金属探测管或每间隔几个金属探测管的内壁点焊一种分色线缆芯线，组成探测系统，通过测量各组合段的电阻值来判断组各段的断开情况，来反映岩层在开采过程中的移动变形，判断导水裂隙发育范围和高度，其结构原理简单，便于实现同步分段测量；
[0017]2、本实用新型可实现导水裂隙带任意角度钻孔的多测段和同步测量，并且可根据已有预测规律设置重点观测范围及控制测量精度，成倍的减少了工作量，还使数据记录便于表格化，数据处理便于信息化，提高了测量精度，在现场实测中，可根据钻孔的长度，适当的增加一次测量的测段数目，进一步提高测量精确度；
[0018]3、本实用新型同样可以用于探测煤矿开采底板破坏深度，及巷道围岩变形深度及范围。
【附图说明】
[0019]附图1是本实用新型的组合式探测钢管的结构示意图；
[0020]附图2是本实用新型的多芯通讯线缆加工出线的结构示意图；
[0021]附图3是本实用新型的多芯通讯线缆与组合式探测钢管点焊后所形成的探测系统的结构示意图；
[0022]附图4是本实用新型的多芯通讯线缆与探测钢管点焊后所形成的探测系统的内部结构示意图；
[0023]附图5是本实用新型的金属管组合式矿山开采导水裂隙带高度测量装置连接装入钻孔的结构不意图；
[0024]附图6是本实用新型的芯线接线板的结构示意图；
[0025]附图7是图5中A部分的放大结构示意图。
[0026]图中，1、第一探测钢管，2、第二探测钢管，3、第三探测钢管，4、第四探测钢管，5、分色线缆芯线，6、多芯通讯线缆，7、线缆外套皮开口，8、探测系统，801、探测单元，9、点焊点，10、导水裂隙带，11、岩层垮落带，12、封堵系统，13、芯线接线板，14、接线柱，15、水泥浆，16、钻孔套管，17、注浆管，18、管阀，其中ZK1、ZK2、ZK3分别代表一组不同仰角的第一钻孔、第二钻孔和第三钻孔。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图1-7，对本实用新型的一种金属管组合式矿山开采导水裂隙带高度测量装置作以下详细说明。
[0028]如附图5所示，本实用新型的一种金属管组合式矿山开采导水裂隙带高度测量装置，其结构包括探测系统8、封堵系统12和测定系统，所述探测系统8安装在探测导水裂隙带10的钻孔中，封堵系统12用于封闭钻孔壁和探测系统8间的空隙。
[0029 ]如附图1、2、3、4、5所示，探测系统8由若干个探测单元801组合而成，其包括若干个等长度的探测钢管、连接材料及多芯通讯线缆6。为简便起见，图1、3、4中仅画出了其中四个探测钢管，分别为第一探测钢管1、第二探测钢管2、第三探测钢管3和第四探测钢管4。若干个探测钢管通过导电胶圈依次连接在一起形成中空线缆管，相邻探测钢管的管口之间接触良好。多芯通讯线缆6穿设在上述中空线缆管内，多芯通讯线缆6的各线缆芯线采用不同颜色加以区分并按顺序编号，编号自钻孔的终孔位置至探测系统末端，每个探测钢管或每间隔几个探测钢管的内壁点焊一种分色线缆芯线5，并在探测钢管的内壁和分色线缆芯线5间的点焊点9与分色线缆芯线5间预留一定的变形余量，方便各探测单元801分段顶入钻孔内。在图4中标识的是每间隔I个探测钢管的内壁点焊一种分色线缆芯线5。需要说明的是，分色线缆芯线5需集中到一个线管壳内，各分色线缆芯线5从线缆外套皮开口7处引出，长度适合焊接，虽然实际中不能抽出多余长度分色线缆芯线5，但是在线缆外套皮开口 7处剪断焊接。
[0030]如附图6所示，测定系统包括芯线接线板13和万用表，芯线接线板13上设有多个接线柱14，接线柱14对应分色线缆芯线5顺序编号并接线，万用表用来测量在探测时间段内多个接线柱14间的连接和断开状态及电阻值。
[0031 ]如附图5、7所示，封堵系统12设在探测系统8末端与钻孔的孔口之间，其包括巷道钻机、注浆栗、钻孔套管16、注浆管17、管阀18和水泥浆15，注浆管17及管阀18位于钻孔的孔口位置处，钻孔套管16的出线缆线末端密封，经注浆管17末端出线口引出后连接测定系统，封堵系统12为钻孔内用注浆栗引入水泥浆15，充填探测系统8与钻孔壁间空隙，确保各探测单元801挤压紧密。
[0032]在本实用新型的基础上，相邻探测钢管间通过防水胶布包裹外边;钻孔套管16与探测系统8末端通过防水胶带防漏连接，以确保封堵水泥浆15不能进入钻孔套管16和各探测单元801内，以使各探测单元801在岩层中变化时探测线缆能伸缩移动。还可在此高度测量装置的末端配置自动测量分析系统。
[0033]需要说明的是:本实用新型的探测钢管不限于钢管和固定规格尺寸，可根据探测工程和具体岩层性质，选择其他刚性金属材料管，确保其管口接触面平整，导电性能良好。多芯通讯线缆6为铜芯线，线缆根数、粗细规格根据探测钢管管径和探测单元801数量选择，缆线外套皮具有韧性，分色线缆芯线5外套皮色便于分辨分组，分色线缆芯线5出钻孔长度满足接芯线接线板13和测量要求。
[0034]本实用新型的一种金属管组合式矿山开采导水裂隙带高度测量装置，其测量方法包括如下步骤:
[0035]1、在煤矿井下开采工作面前方顺槽内按照探测工程预计探测范围，施工钻机硐室，硐室尺寸满足探测孔施工及高度测量装置安装空间需要；
[0036]2、在钻机硐室内固定巷道钻机，按顺序先施工第一个钻孔ZKl;
[0037]3、在钻机施工前根据钻孔设计数量、尺寸和深度，确定探测深度及探测单元801个数，加工相应的、等长度段的探测钢管，探测钢管加工满足接口平整，接触面光滑；
[0038]3、按照设计的探测单元801数量购置好多芯通讯线缆6，按照探测范围深度及探测单元801数量从线缆外套皮开口 7引出相应数量的分色线缆芯线5引线，长度适合焊接；
[0039]4、将多芯通讯线缆6和相应数量的探测钢管组合成探测单元801，探测单元801数量越多，测量结果越准确，各探测单元801内的分色线缆芯线5间留有一定长度，便于施工时分段顶入钻孔，探测单元801按顺序编号，列表记录不同编号对应的分色线缆芯线5颜色；
[0040]5、第一个钻孔ZKl施工完毕后，将组合好的探测单元801分段用钻机顶入钻孔内，各单元间多余长度的分色线缆芯线5松散塞入探测单元801管内，探测单元801相邻探测钢管之间现场用防水导电胶圈或防水胶布连接；
[0041]6、所有探测单元801顶入钻孔后，连接钻孔套管16，钻孔套管16和探测系统8末端用防水胶带防漏连接，确保封堵水泥浆15不能进入钻孔套管16和各探测单元801内，以使组合后的各探测单元801在岩层中变化时，其内的多芯通讯线缆6能伸缩移动；
[0042]7、在第一个钻孔ZKl的孔口处安设注浆管17及管阀18，钻孔套管16的出线缆线末端密封后，多芯通讯线缆6经注浆管17末端预留出线口引出，用于接测定系统，封堵系统为钻孔内用注浆栗引入水泥浆，充填探测系统与钻孔壁间空隙，确保各探测单元801挤压紧密；
[0043]8、用注浆栗经注浆管17及管阀18封堵第一个钻孔ZKl和探测系统之间的空隙，调整好注浆压力，确保充实和不破坏钻孔内探测系统间的连接；
[0044]9、重复第一个钻孔ZKl施工步骤，进行后续钻孔施工安装；
[0045]10、所有钻孔施工完毕，将多芯通讯线缆6接各自芯线接线板13，按照分色线缆芯线5顺序1、2、3……，焊接在芯线接线板13背面接线柱14底部；
[0046]11、第一次测量各探测孔内探测单元801间的阻值，记录在表格上；
[0047]12、随工作面推进定期进行测量各钻孔探测单元801间电阻值，制定测量顺序，将测量值填入表格；
[0048]13、根据表格电阻值变化判读各探测单元801间的开裂和断开，记录在钻孔位置剖面图上；
[0049]14、根据各钻孔图不同时间断开位置变化记录，掌握导水裂隙带10的发育发展情况。
【主权项】
1.一种金属管组合式矿山开采导水裂隙带高度测量装置，包括探测系统、封堵系统和测定系统，所述探测系统安装在探测裂隙带的钻孔中，封堵系统用于封闭钻孔壁和探测系统间的空隙，其特征在于， 所述探测系统由若干个探测单元组合而成，其包括若干个金属探测管、连接材料及多芯通讯线缆，若干个金属探测管通过连接材料依次连接在一起形成中空线缆管，相邻金属探测管的管口之间相接触，多芯通讯线缆穿设在该中空线缆管内，多芯通讯线缆的各线缆芯线采用不同颜色加以区分并按顺序编号，每个金属探测管或每间隔几个金属探测管的内壁点焊一种分色线缆芯线； 所述测定系统用于测量探测系统中各探测单元间的连接和断开状态。2.根据权利要求1所述的一种金属管组合式矿山开采导水裂隙带高度测量装置，其特征在于，所述测定系统包括芯线接线板和万用表，芯线接线板上设有多个接线柱，接线柱对应分色线缆芯线顺序编号并接线，万用表用来测量在探测时间段内多个接线柱间的连接和断开状态。3.根据权利要求2所述的一种金属管组合式矿山开采导水裂隙带高度测量装置，其特征在于，所述金属探测管的内壁和分色线缆芯线间的点焊点与分色线缆芯线间预留一定的变形余量。4.根据权利要求1或2或3所述的一种金属管组合式矿山开采导水裂隙带高度测量装置，其特征在于，所述若干个金属探测管通过导电胶圈依次连接在一起形成中空线缆管。5.根据权利要求1或2或3所述的一种金属管组合式矿山开采导水裂隙带高度测量装置，其特征在于，所述相邻金属探测管间通过防水胶布包裹外边。6.根据权利要求1或2或3所述的一种金属管组合式矿山开采导水裂隙带高度测量装置，其特征在于，所述封堵系统设在探测系统末端与钻孔的孔口之间，其包括钻孔套管、注浆管、管阀和封堵材料，注浆管及管阀位于钻孔的孔口位置处，钻孔套管的出线缆线末端密封，经注浆管末端出线口引出后连接测定系统。7.根据权利要求6所述的一种金属管组合式矿山开采导水裂隙带高度测量装置，其特征在于，所述钻孔套管与探测系统末端通过防水胶带防漏连接。
【专利摘要】本实用新型提供一种金属管组合式矿山开采导水裂隙带高度测量装置，该装置由若干个金属探测管依次连接在一起形成中空线缆管，通过在其中穿设多芯通讯线缆，多芯通讯线缆的各线缆芯线采用不同颜色加以区分并按顺序编号，相邻金属探测管的管口间相接触，每个金属探测管或每间隔几个金属探测管的内壁点焊一种分色线缆芯线，形成探测系统。通过测量各组合段的电阻值来判断组各段的断开情况，来反映岩层在开采过程中的移动变形，判断导水裂隙发育范围和高度，便于实现任意角度钻孔的分段和同步测量，并且可根据已有预测规律设置重点观测范围及控制测量精度，成倍减少了工作量，提高了测量精度。本实用新型还使数据记录便于表格化，数据处理便于信息化。
【IPC分类】G01V3/00
【公开号】CN205384380
【申请号】CN201620144552
【发明人】张攀, 赵庆杰, 文延雷, 吴连刚, 于利, 王占川, 冯建波, 吕田芳
【申请人】山东鲁泰控股集团有限公司太平煤矿
【公开日】2016年7月13日
【申请日】2016年2月26日