顶板导水裂缝带发育高度分段观测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于矿山导水裂隙带高度测定技术领域，具体涉及顶板导水裂缝带发育高度分段观测系统。
【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，随着采深加大，经验公式的适用性越来越差；而且现场实测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和设备自身缺陷，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。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种顶板导水裂缝带发育高度分段观测系统，该系统可实现顶板导水裂隙带任意角度的多段和同步测量，并且可根据钻孔长度适当的增加一次测量的测段数目，成倍的减少了工作量，提高了测量精度。
[0005]其技术解决方案包括:
[0006]—种顶板导水裂缝带发育高度分段观测系统，其包括探测系统、封堵系统和供给测定系统，所述探测系统安装在裂隙带的钻孔中，所述封堵系统用于封闭所述钻孔，
[0007]所述探测系统包括测试探头，所述测试探头是由若干个探测单元依次连接在一起形成的，相邻的探测单元之间通过卡槽接头形成可拆卸连接，每个探测单元包括进水管、回水管、压力调节阀和电子流量计，所述进水管和回水管呈平行排布，位于中部和尾部的探测单元其进水管和回水管的两端分别卡设在所述卡槽接头上，位于前部的探测单元的进水管和回水管的一端连接在所述卡槽接头上，另一端连接有U形管道，相邻的探测单元的进水管、回水管保持在一条直线上，在卡槽接头的内部设置所述压力调节阀，所述回水管上设置有出水口，所述电子流量计安设在所述出水口处，用于记录该探测单元的流水量，每个探测单元中的水流压力保持相等；
[0008]所述封堵系统包括胶囊连接管、紧固螺圈、封堵胶囊操作台和若干个封堵胶囊，每个封堵胶囊均包绕在所述卡槽接头的外部，由所述的紧固螺圈将封堵胶囊紧固在所述卡槽接头上，所述胶囊连接管卡设在所述卡槽接头上，用于将相邻的封堵胶囊连通，所述封堵胶囊操作台通过所述胶囊连接管向每个封堵胶囊内输送高压气源；
[0009]所述供给测定系统与所述进水管连通，用于向进水管内注水、显示并记录各个参数。
[0010]上述技术方案直接带来的有益技术效果为:将测试探头设置为若干段即若干个单元，并且通过压力调节阀调节压力值，保证每个探测单元的压力值保持相等，由于存在若干个探测单元，又可实现对钻孔的同步测量。
[0011]测试探头中的每个单元与封堵系统中封堵胶囊相配合，可形成数个相对独立的探测单元，进行多单元同步测量，可增加每次测量的总长度；而现有的探测装置，只有一个探测单元，且单元长度较短，造成移动、测量次数多、工作量大，精确度差。
[0012]本发明测漏系统可使每次测量总长度长、测试探头移动次数少、工作量成倍减少，当探测单元测量时，压力调节阀闭合，可使每个探测单元彼此间相对独立，可减少水头压力造成的误差，实现多段同步测量；当探测单元缺水时，压力调节阀开启，可使每个探测单元依次补充压力水源(先从位于前部的探测单元开始)。另外，由于压力调节阀开启压力可根据钻孔的倾角和各个探测单元所测长度来调节，因此利用该系统可实现顶板导水裂隙带的任意角度的钻孔测量。
[0013]作为本发明的一个优选方案，所述卡槽接头包括柱状腔室、进水管卡槽接头、回水管卡槽接头和封堵胶囊接头，所述封堵胶囊接头位于所述回水管卡槽接头的上方，所述柱状腔室的顶部和底部有向外侧延伸的凸缘，所述封堵胶囊包绕在所述凸缘上。
[0014]上述技术方案所带来的直接有益技术效果为:凸缘在紧固螺圈固定封堵胶囊时，起到支撑作用，通过紧固螺圈，可将封堵胶囊固定在凸缘上，使封堵胶囊与卡槽接头形成起胀封堵胶囊所需的密封空间。
[0015]作为本发明的另一个优选方案，所述胶囊连接管分为独立的若干段，在靠近每段胶囊连接管的前部和尾部处均设置有套紧螺丝，位于前部和尾部的胶囊连接管呈圆形挡板状，用以挡住所述套紧螺丝。
[0016]优选的，所述套紧螺丝中间呈圆孔状，通过螺纹连接将胶囊连接管紧固在封堵胶囊接头上。
[0017]上述技术方案所带来的直接有益技术效果为:由于封堵胶囊接头内部也呈圆形挡板状，因此可通过套紧螺丝与封堵胶囊接头的配合，将胶囊连接管镶嵌在封堵胶囊接头内，且彼此间压实密封。
[0018]优选的，每个探测单元中的进水管是由可拆卸连接的进水管一和进水管二组成，每个探测单元的回水管由可拆卸连接的回水管一和回水管二组成。
[0019]上述技术方案所带来的直接有益效果为:每个探测单元的进水管均为可拆卸式，可根据探测单元个数，接长探测单元；同时，也便于安装、维修更换方便。
[0020]优选的，所述压力调节阀包括弹簧、调节螺丝、密封压板、活塞组、孔一、孔二和通水孔，所述调节螺丝位于所述密封压板的顶部，所述弹簧位于密封压板的底部，所述活塞组位于所述弹簧下方，所述调节螺丝通过调节密封压板的位置来改变弹簧预紧力以达到相应的开启压力，通过所述活塞组的移动来控制水流。
[0021]上述技术方案所带来的直接有益效果为:压力调节阀的作用在于，其一是阻隔、密封相邻的探测单元，抵消上个探测单元的水头压力对下个探测单元的影响，其二是当某个探测单元缺水时，由于压力差，使压力调节阀开启，由上个探测单元顺序补充压力水源，直至减少压力差使压力调节阀关闭；另外，压力调节阀开启压力可根据钻孔的倾角和各个探测单元所测长度来调节，因此利用该系统可实现顶板导水裂隙带的任意角度的钻孔测量。
[0022]优选的，所述压力调节阀中，若孔一的压力大于孔二的压力，并达到所述调节螺丝设定的开启压力值时，活塞组上移，此时活塞组恰好连通所述通水孔，孔一侧的水通过通水孔进入孔二侧，达到补充水的目的；若孔一侧的水的压力小于孔二侧的水的压力，在弹簧的作用下，活塞组在下侧，此时，活塞组恰好密封所述通水孔。
[0023]优选的，位于前部探测单元中的压力调节阀中，调节螺丝所调节的开启压力通过试验设定的注水压力来确定；位于中部探测单元和尾部探测单元的压力调节阀中，调节螺丝所调节的开启压力通过钻孔的倾角和各个探测单元所测长度来决定。
[0024]上述技术方案带来的有益技术效果为:在安装压力调节阀前，根据钻孔的倾角和各个探测单元所测长度来调节每个压力调节阀中的开启压力；前部探测单元中的压力调节阀中开启压力是使注水压力达到规定的数值，中部探测单元和尾部探测单元的压力调节阀中开启压力是为形成相对独立的探测单元，抵消水头压力误差的影响，操作方法如各开启压力可通过调节螺丝调节到对应的压力刻度即可。
[0025]优选的，所述供给测定系统包括注水操作台、回水压力表、电子记录器、钻机和钻杆，所述注水操作台向所述进水管提供高压水源，所述电子记录器安装注水操作台上，用于记录所述电子流量计的流水量参数，所述回水压力表用于对回水管中的回水压力进行校正检测，所述钻机、钻杆用于移动所述探测系统，所述注水操作台包括流量表、压力表，分别用于观测注水流量和注