专利名称：钻孔双端封堵测漏装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种采用钻孔分段注水或充气测漏技术测定岩体内部裂隙发育状况和岩体工程围岩破坏深度、范围时使用的钻孔双端封堵测漏装置，属于岩体工程测试装置。
本申请之前还没有一种不但能在下斜俯孔，尤其能在上斜仰孔中进行分段封隔注水或充气，连续观测每个深度上岩体渗漏情况的简便机械装置。
本申请者在1979年曾制出一种普通胶囊式单端堵孔注水装置。成功地解决了上斜孔声波测量时的孔内充水问题。这种装置的结构如图一所示，由一个单层胶管(1.1)套置在带孔洞的硬质管状骨架(1.2)上，两端复套伞状保护套(1.3)并以紧扎件(1.4)扎紧构成囊腔，一端为进水口，另一端是一个由压簧(1.5)、凹块(1.6)、钢球(1.7)和调压螺母(1.8)组成的可调式单向出水阀门。通过调压螺母(1.8)调节压簧(1.5)，使阀门的开启压力大于胶管(1.1)膨胀成囊时的充水压力。当将该装置送入仰斜钻孔内并供水加压时，水压首先使胶管(1.1)鼓胀成囊，堵住钻孔；然后顶开阀门并通过管壁孔洞向上部孔段内注水，当水面淹没固定在装置上端的声波探管(1.9)时，即可进行声波测量。这种装置只适合对上斜孔堵孔和少量充水，水柱上不封顶，孔内静水压力很小，注水流量与孔壁渗漏大小无关。只有当整个被堵钻孔充满水后，注水流量与孔壁渗漏达到平衡时，才能根据注水流量大小测定孔壁漏失流量，以确定孔壁裂隙情况。如果用这种装置来进行钻孔分段注水测漏，则必须在各个深度上堵孔后将钻孔注满水，测取整个被堵孔段的总漏失量，然后通过差值计算得出相邻两个堵孔位置(深度)之间孔段的漏失流量。因注水量和水压较大，工效太低，而且囊体强度和阀门结构均不适应此种用途。
本实用新型的目的在于提供一种不但能在任意仰、俯倾角的岩体钻孔内堵孔充水，进行声波测量，而且能在孔内分段封隔注水或充气测漏，直接测取各深度上封隔孔段漏失流量的简便机械装置，以确定岩体内部裂隙发育状况和岩体工程围岩破坏深度。
本实用新型采用双端堵孔方案并设计了新的囊体和阀门结构，制成了水、气两用的钻孔双端封堵测漏装置。它能对任何仰、俯倾角的钻孔进行分段封隔注水或充气，准确可靠地直接测取各深度封隔段内岩体漏失流量，以最少的工程费用和较简单的辅助设备快速确定岩体的破坏情况。
本实用新型的整体结构如图二所示，它由中间导管(2.1)连接两端两个堵孔注水(充气)器(2.2)而成。堵孔注水(充气)器(2.2)的结构如图三所示，它由骨架(3.2)、堵孔胶管(3.3)、阀门胶环(3.4)、紧扎件(3.5)、支撑环(3.6)和堵头螺母(3.7)构成。骨架(3.2)是由硬质材料制成的管状腔体，堵孔部位四周带有孔洞，注水(充气)部位四周带有阀门孔眼。堵孔胶管(3.3)是一个三层结构的组合胶管，套置在骨架(3.2)的堵孔部位上，两端以紧扎件(3.5)扎紧至水(气)密封状态，充水(气)后能膨胀而成球囊，用于封堵钻孔。三层结构的作用在于(1)内层为薄层胶胎，充水(气)后膨胀；(2)中层为松紧布套，起限位作用，使内层胶胎膨胀到一定程度后即受约束，以免超限破裂；(3)外层为厚层胶管，膨胀后与钻孔孔壁接触封孔并保护内部两层不受磨损。阀门胶环(3.4)紧套在骨架(3.2)的阀门孔眼上，一端以紧扎件(3.5)扎紧，形成一个类似车胎气门芯式的单向阀门。阀门胶环(3.4)的紧束力要使阀门的开、关压力阈值大于堵孔胶管(3.3)起胀时的充水(气)压力，以保证充水(气)升压后堵孔胶管(3.3)首先膨胀封孔，然后水(气)压继续升高到大于阀门的开启压力阈值时才能顶开阀门向封堵孔段注水(气)。一旦封堵孔段注满水(气)并因漏失微弱而使孔段水(气)压升高时，这一压力将反作用于阀门胶环(3.4)，加大其紧束力，从而减小注水(气)流量，直到达到孔段内注、失平衡，使封堵孔段内的水(气)压力始终小于堵孔胶管(3.3)膨胀成囊后的囊内水(气)压力，且其差值大于起胀时的充水(气)压力，保证囊体不被挤压变形，保持封堵效果。由硬质材料(硬塑料、胶木、金属等)制成的支撑环(3.6)通过丝扣固定在堵孔胶管(3.3)的两端，当装置在钻孔中推拉移动时，它与孔壁接触滑动，起支撑与保护堵孔胶管(3.3)的作用。骨架(3.2)的两端与导管(3.1)水(气)密封联接，外端用堵头螺母(3.7)加橡皮垫圈拧紧堵死。图二中导管(2.1)另一端的一个堵孔注水(充气)器(2.2)的外端头，通过一个专用接头与推杆和一根内径8－10mm的高压胶管连接并与孔外辅助设备——手动压力泵、流量仪表、泄放阀门、压力表等组成现场观测系统。
进行观测时，用多根推杆逐根连接将钻孔双端封堵测漏装置推至孔内待测深度，启动手泵向孔内装置压水(或压气)，两个堵孔胶管(3.3)首先膨胀成囊，将待测孔段上下双端封堵，然后开启阀门向封堵孔段注水(或充气)，待水(气)充满封堵孔段、流量稳定后(此时注进孔段的流量与从孔壁裂隙漏失的流量达到平衡)，即可通过流量仪表测出注水(充气)流量，它即是封堵孔段的漏失流量，可以借此判断孔壁裂隙情况。观测完毕，打开泄放阀门，水(气)压迅速下降，堵孔胶囊收缩，封堵孔段内的水(气)泄出，便可将孔内装置推移到下一个孔段，关上泄放阀门，再次进行上述步骤的观测。
本实用新型的优点是(1)结构简单，容易制做，造价低廉；(2)通用性台。用于充囊和测漏的流体介质可用水，也可用空气，只是更换一下孔外辅助配套设备和测量仪表即可。采用充气法可省去水源并进一步减轻观测时的支撑重量。装置可拆卸改为单端堵孔注水装置，用于上斜孔声波测量；(3)设计新颖。胶囊具有三层结构，有限位功能，强度大；采用气门芯式阀门，单向性能好，保证了封堵效果。
权利要求1.一种采用钻孔分段注水或充气测漏技术测定体裂隙发育和围岩破坏情况时使用的钻孔双端封堵测漏装置，其特征是由中间导管(2.1)连接两端两个堵孔注水(充气)器(2.2)构成其整体结构。
2.按照权利要求1所述的钻孔双端封堵测漏装置，其堵孔注水(充气)器(2.2)的堵孔机构系由堵孔胶管(3.3)套置在带有孔洞的硬质材料管状骨架(3.2)上，两端以紧扎件(3.5)扎紧而成的囊腔。其特征在于堵孔胶管(3.3)是一个三层结构的组合胶管，内层是薄层胶胎，起充水(气)鼓胀作用；中层为松紧布套，起限位作用，约束内层胶胎的最大膨胀限度，以防超限破裂；外层为厚层胶管，膨胀时与孔壁接触堵孔并保护内部两层不受磨损。
3.按照权利要求1所述的钻孔双端封堵测漏装置，其特征在于堵孔注水(充气)器(2.2)的注水(充气)机构是由阀门胶环(3.4)紧套在骨架(3.2)的阀门孔限上并在一端以紧扎件(3.5)扎紧而成的类似车胎气门芯式的单向阀门，阀门胶环(3.4)的紧束力要使单向阀门的开、关压力阀值大于堵孔胶管(3.3)起胀时的充水(气)压力，以保证充水(气)升压时堵孔胶管(3.3)首先起胀成囊堵孔而后开启阀门向封堵孔段注水(气)的先后顺序，并保证封堵孔段内的水(气)压力始终小于囊内所充水(气)压力，且其差值大于胶囊的起胀压力，从而绝对保证封堵效果。
4.按照权利要求1或2所述的钻孔双端封堵测漏装置，其特征是堵孔胶管(3.3)两端设有硬质材料支撑环(3.6)，当装置在钻孔内推拉移动时，用于支撑和保护堵孔胶管(3.3)免受孔壁磨损。
专利摘要钻孔双端封堵测漏装置属于岩体工程测试装置，其目的在于能对岩体中任意仰、俯倾角的钻孔进行分段封隔注水或充气测漏，直接测取各深度上封隔孔段的漏失流量，以确定岩体裂隙发育或围岩破坏状况。本装置系由中间导管连接两端两个堵孔注水(充气)器而成，具有堵孔和注水(充气)两项能力。使用本装置进行钻孔分段注水或充气测漏比目前常用的钻孔测漏方法能大大节省工程费用，提高工效并有效地提高观测结果的可靠性，经济效益十分明显。
文档编号G01M3/02GK2112152SQ9022516
公开日1992年8月5日 申请日期1990年12月25日 优先权日1990年12月25日
发明者孙振鹏, 朱德明 申请人:山东矿业学院, 淄博矿务局双沟煤矿