一种钻孔裂隙发育程度测试系统及其测试方法

1.本发明涉及煤矿勘测技术领域，具体为一种钻孔裂隙发育程度测试系统及其测试方法。


背景技术：

2.对于煤矿巷道来说，巷道周边裂隙发育程度关系到巷道支护方式、支护参数选取、巷道安全稳定性和支护成本等问题，因此能否有效获得巷道周边裂隙发育分布范围及发育程度至关重要。目前，用于巷道裂隙发育程度测试方法主要有钻孔窥视法、电法测试法、声波测试法等。钻孔窥视法虽然便捷，但是只能窥测巷道钻孔表面裂隙分布，无法进一步获取钻孔周边深部裂隙分布范围。电法和声波测试法虽然可以大致获取钻孔周边裂隙发育深度，但是本身操作较繁杂且测试成本较高。因此，需要一种能够克服了上述缺陷，且使用便捷、测试效率高的钻孔裂隙发育程度测试系统。


技术实现要素：

3.针对背景技术中提出的现有钻孔裂隙发育程度测试系统在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种钻孔裂隙发育程度测试系统及其测试方法，具备能够获取钻孔周边深部裂隙分布范围且使用便捷、测试效率高的优点，解决了上述背景技术中提出的问题。
4.本发明提供如下技术方案：一种钻孔裂隙发育程度测试系统，包括胶囊封堵测试系统和进放水控制系统，所述胶囊封堵测试系统放置在钻孔内，所述胶囊封堵测试系统和进放水控制系统相连，所述进放水控制系统用于胶囊封堵测试系统供水，给所述胶囊封堵测试系统和进放水控制系统均由不同配件组合拼接而成。
5.优选的，所述胶囊封堵测试系统包括中间骨架一和中间骨架二，所述中间骨架一和中间骨架二上分别开设有出水孔一和出水孔二，所述中间骨架一和中间骨架二的外周分别设置有胶囊管一和胶囊管二，所述胶囊管一和胶囊管二的前后两端均套接有紧扎件一和紧扎件二，所述紧扎件一和紧扎件二处分别设有支撑环一和支撑环二，所述中间骨架一远离中间骨架二的一端安装有堵头，所述中间骨架一和中间骨架二之间设置有安全阀，所述安全阀设有安全阀出水口，所述中间骨架二远离中间骨架一的一端连接在一个三通管一的管口上，所述三通管一的其中一端通过弯管连接有胶管一，所述三通管一的另一端连接有导杆。
6.优选的，所述进放水控制系统是由多个短管连接而成的管道系统，管道系统的两端分别是胶管二和胶管三，所述管道系统位于胶管三的端口处安装有截止阀二，所述管道系统上设有位于截止阀二远离胶管三一侧的压力表二和流量表流量表，所述流量表连接一个三通管二，所述三通管二的其中一端口通过弯管连接有截止阀一，所述管道系统在截止阀一的一侧依次设有压力表一和放水阀。
7.优选的，所述压力表二的两侧分别连接有调压阀二调压阀二和调压阀一，所述三通管二的两个端口分别连接流量表和调压阀一。
8.一种钻孔裂隙发育程度测试系统的测试方法，包括以下步骤：
9.s1：巷道帮或顶按一定距离布置一组钻孔，用于测试巷道帮或顶裂隙发育程度；
10.s2：连接构成胶囊封堵测试系统的各部分配件，测试胶囊管一、胶囊管二是否漏水；
11.s3：连接构成进放水控制系统管路的各部分配件，注水测试进放水控制系统管路是否漏水，胶管三连接压力水管或压力泵；
12.s4：用导杆量测巷道测试钻孔和巷道检测钻孔是否达到规定深度，导杆标有刻度，可以直接读取钻孔深度，每根导杆长1m，导杆之间可以相互连接，适应不同深度钻孔；
13.s5：胶囊封堵测试系统和进放水控制系统测试好后，连接胶管一和胶管二，通过进放水控制系统管路向胶囊管一、胶囊管二注水，期间打开安全阀排空胶囊管一、胶囊管二内空气，直至有水从安全阀出水口溢出，然后关闭安全阀；
14.s6：把胶囊封堵测试系统连接部分用导杆送至巷道测试钻孔最顶端；
15.s7：读压力表一读数，根据压力表一读数估算此时巷道测试钻孔高度；如巷道测试钻孔为水平孔，则无需读压力表一的读数；
16.s8：记录流量表的读数为流量1，然后用压力水管或压力泵向测试段注水，注水总量为注水量一和注水量二之和，其中，
17.注水量一为胶囊膨胀至安全阀开启时流量；
18.注水量二为测试段体积流量，该值根据该钻孔直径和深度求取；
19.当流量表通过流量达到注水量一、二和时，记录者打开秒表，测试一分钟流量；
20.s9：稳压30"后，记录压力表一值；
21.s10：关闭压力表一管路阀门，打开放水阀放水，放水量参考不同直径巷道测试钻孔放水量，待钻孔测试段水流尽后记录压力表二值，依此确定钻孔实际测试高度；
22.s11：第一段测试完后，把导杆向巷道测试钻孔外移动0.2m，然后记录压力表二值；准备测试第二段；
23.s12：重复上述步骤s7～s11，直至完成整个巷道测试钻孔流量测试；期间，应同时监测巷道测试钻孔周边的巷道检测钻孔是否有水流溢出，依据水流是否溢出修正巷道检测钻孔与巷道测试钻孔之间的距离，并辅助判断裂隙发育程度
24.s13：最后，根据每个钻孔流量测试数值判断测试钻孔裂隙发育程度。
25.优选的，所述钻孔包括巷道测试钻孔和巷道检测钻孔，巷道检测钻孔呈正方形分布在巷道测试钻孔的四周，所述巷道测试钻孔的外周存在钻孔周边裂隙，所述钻孔的间排距为0.5m～5.5m。
26.优选的，在步骤s8中，打开秒表测定一分钟流量时，若压力表一值迅速增大，当增加值超过0.2mpa后，及时关闭注水阀门、秒表；记录流量2，并记录流量差值＝流量2-流量1-注水量一、注水量二之和，填入测试1差值中；记录秒表读数；同时可配合使用压力泵向管路打压一分钟测试其流量。
27.优选的，在步骤s8中，打开秒表测定一分钟流量时，若压力表一值未增大，当时间到一分钟时，关闭截止阀二；记录流量2，并记录流量差值＝
28.流量2-流量1-注水量一、注水量二之和，填入测试1差值中；记录秒表读数。
29.优选的，可以多测试几分钟流量，用以确定钻孔裂隙扩张程度。
30.本发明具备以下有益效果：
31.1、本发明通过胶囊封堵测试系统和进放水控制系统组合成钻孔裂隙发育程度测试系统，通过进放水控制系统定量向胶囊封堵测试系统的管路中注入水，配合压力表一定时监测水的压力以及通过流量表监测水的流量，从而可以获取流入至钻孔周边裂隙中的水量，从而可以测量出裂隙的发育程度。
32.2、本发明通过在巷道测试钻孔的四周均布置有巷道检测钻孔，在对巷道测试钻孔进行检测时，可以通过观测周围的巷道检测钻孔中是否有水流溢出而辅助判断裂隙发育程度，且可以不断修正观测巷道检测钻孔与巷道测试钻孔的位置，进一步提高对裂隙发育程度判断的准确性。
33.3、本发明的钻孔裂隙发育程度测试系统所使用的配件都是普通的零件，结构简单、组装便捷，便于更换配件，且在使用过程中，需要操作的配件少，易于操作，提高了对钻孔裂隙发育程度测试的效率。
附图说明
34.图1为巷道测试钻孔和巷道检测钻孔位置分布示意图；
35.图2为胶囊封堵测试系统示意图；
36.图3为进放水控制系统示意图；
37.图4为胶囊封堵测试系统的胶囊膨胀后示意图；
38.图5为导杆测量钻孔深度时位置示意图。
39.图中：1、巷道测试钻孔；101、巷道检测钻孔；102、钻孔周边裂隙；2、中间骨架一；3、出水孔一；4、胶囊管一；5、紧扎件一；6、支撑环一；7、堵头；22、中间骨架二；33、出水孔二；44、胶囊管二；55、紧扎件二；66、支撑环二；8、安全阀；801、安全阀出水口；9、胶管一；10、导杆；11、胶管二；12、胶管三；13、截止阀二；14、调压阀二；15、压力表二；16、调压阀一；17、流量表；18、截止阀一；19、压力表一；20、放水阀。
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.请参阅图1-5，一种钻孔裂隙发育程度测试系统，包括胶囊封堵测试系统和进放水控制系统，胶囊封堵测试系统放置在钻孔内，胶囊封堵测试系统和进放水控制系统相连，进放水控制系统用于胶囊封堵测试系统供水，给胶囊封堵测试系统和进放水控制系统均由不同配件组合拼接而成。
42.胶囊封堵测试系统包括中间骨架一2和中间骨架二22，中间骨架一2和中间骨架二22上分别开设有出水孔一3和出水孔二33，中间骨架一2和中间骨架二22的外周分别设置有胶囊管一4和胶囊管二44，胶囊管一4和胶囊管二44的前后两端均套接有紧扎件一5和紧扎件二55，用于固定胶囊一4和胶囊二44的两端，紧扎件一5和紧扎件二55处分别设有支撑环一6和支撑环二66，中间骨架一2远离中间骨架二22的一端安装有堵头7，从而将中间骨架一
2的一端封闭，使得水不会从中间骨架一2的一端流出，而是会通过出水孔进入胶囊管中，中间骨架一2和中间骨架二22之间设置有安全阀8，安全阀8设有安全阀出水口801，中间骨架二22远离中间骨架一2的一端连接在一个三通管一的管口上，三通管一的其中一端通过弯管连接有胶管一9，三通管一的另一端连接有导杆10。
43.进放水控制系统由多个短管连接而成的管道系统，管道系统的两端分别连接有胶管二11和胶管三12，管道系统位于胶管三12的端口处安装有截止阀二13，管道系统上依次设有位于截止阀二13远离胶管三12一侧的调压阀二14、压力表二15、调压阀一16和流量表17，调压阀一16和流量表17之间连接一个三通管二，三通管二的两个端口分别连接流量表17和调压阀一16，三通管二的另一端口通过弯管连接有截止阀一18，管道系统在截止阀一18的一侧依次设有压力表一19和放水阀20。
44.一种钻孔裂隙发育程度测试系统的测试方法，包括以下步骤：
45.s1：参阅附图1，巷道帮或顶按一定距离布置一组钻孔，钻孔包括巷道测试钻孔1和巷道检测钻孔101，用于测试巷道帮或顶裂隙发育程度，巷道检测钻孔101呈正方形分布在巷道测试钻孔1的四周，巷道测试钻孔1的外周存在钻孔周边裂隙102，钻孔的间排距为0.5m～5.5m；
46.s2：参阅附图2，连接构成胶囊封堵测试系统的各部分配件，测试胶囊管一4、胶囊管二44是否漏水；
47.s3：参阅附图3，连接构成进放水控制系统管路的各部分配件，注水测试进放水控制系统管路是否漏水，胶管三12连接压力水管或压力泵；
48.s4：参阅附图1和附图5，用导杆10量测巷道测试钻孔1和巷道检测钻孔101是否达到规定深度，导杆10标有刻度，可以直接读取钻孔深度，每根导杆长1m，导杆之间可以相互连接，适应不同深度钻孔；
49.s5：参阅附图2和附图3，胶囊封堵测试系统和进放水控制系统测试好后，连接胶管一9和胶管二11，通过进放水控制系统管路向胶囊管一9、胶囊管二11注水，期间打开安全阀8排空胶囊管一9、胶囊管二11内空气，直至有水从安全阀出水口801溢出，然后关闭安全阀8；
50.s6：参阅附图2，把胶囊封堵测试系统连接部分用导杆10送至巷道测试钻孔1最顶端；
51.s7：读压力表一19读数，根据压力表一19读数估算此时巷道测试钻孔1高度；如巷道测试钻孔1为水平孔，则无需读压力表一19的读数；
52.其原理为：钻孔垂直，压力表一测量出水的压强，根据巷道测试钻孔1的直径，能够计算出钻孔高度；
53.s8：记录流量表17的读数为流量1，然后用压力水管或压力泵向测试段注水，也即向该巷道测试钻孔1内通过，注水总量为注水量一和注水量二之和，其中，
54.注水量一为胶囊膨胀至安全阀开启时流量；
55.注水量二为测试段体积流量，该值根据该钻孔直径和深度求取；
56.当流量表流量表17通过流量达到注水量一、二和时，记录者打开秒表，测试一分钟流量；测试时的具体情况如下：
57.①
开始注水时，胶囊不断膨胀，压力表1值随之增大；
58.②
安全阀安全阀8开启时，有蜂鸣声，记录压力表一值；此时压力表一19会稳定在该值附近一段时间，因为安全阀8在出水的同时，进放水控制系统在向胶囊封堵测试系统注水，所以压力表一19会有稳定的时间段，直至测试段注满水；
59.③
测试段注满水后，记录者根据注水量一、二之和判断，打开秒表测定一分钟流量时，若压力表一19值迅速增大，当增加值超过0.2mpa后，及时关闭注水阀门、秒表，可通过关闭截止阀二13来关闭进放水控制系统向胶囊封堵测试系统注水；记录流量2，并记录流量差值＝流量2-流量1-注水量一、注水量二之和，填入测试1差值中；记录秒表读数；同时可配合使用压力泵向管路打压一分钟测试其流量；
60.④
测试段注满水后，记录者根据注水量一、二之和判断，打开秒表测定一分钟流量时，若压力表一19值未增大，当时间到一分钟时，关闭截止阀二13；记录流量2，并记录流量差值＝流量2-流量1-注水量一、注水量二之和，填入测试1差值中；记录秒表读数；
61.⑤
在上述
④
中，可以多测试几分钟流量，用以确定钻孔裂隙扩张程度。
62.s9：稳压30"后，记录压力表一19值；
63.s10：关闭压力表一19管路阀门，打开放水阀20放水，放水量参考不同直径巷道测试钻孔1放水量，待钻孔测试段水流尽后记录压力表二15值，依此确定钻孔实际测试高度，此步骤中，通过放水阀20将胶囊封堵测试系统中的胶囊管一4和胶囊管二44中的水全部放出，使得胶囊管一4和胶囊管二44全部收缩，但是胶囊封堵测试系统的中间骨架一2和中间骨架二22中，也即构成胶囊封堵测试系统的管道中有水，因此可以通过读取压力表二15的数值得知胶囊封堵测试系统的管道中水柱的压力，根据管道的直径，则可以计算管道深入钻孔中的高度，也就是钻孔的实际高度；
64.s11：第一段测试完后，把导杆10向巷道测试钻孔1外移动0.2m，然后记录压力表二值；准备测试第二段；
65.s12：重复上述步骤s7-s11，直至完成整个钻孔流量测试；期间，应同时监测巷道测试钻孔1周边的巷道检测钻孔101是否有水流溢出，依据水流是否溢出修正巷道检测钻孔1与巷道测试钻孔101之间的距离，并辅助判断裂隙发育程度
66.s13：最后，根据每个钻孔流量测试数值判断测试钻孔裂隙发育程度。
67.本发明钻孔裂隙发育程度测试系统及其测试方法克服现有技术中上述钻孔窥视法、电法和声波测试法的缺陷，且使用便捷、测试效率高。
68.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
69.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。