一种煤层巷道围岩松动圈测定装置的制作方法

本技术属于松动圈测试，具体涉及一种煤层巷道围岩松动圈测定装置。

背景技术：

1、巷道开挖时，围岩因受到扰动而产生应力重分布，这将使应力状态由三维转变为近似二维，且围岩强度随之下降，当岩体围岩强度低于重分布应力值时将被破坏，进而逐步形成一个松弛破碎带，松弛破碎带内岩体处于屈服状态，故被称为塑性松动圈，简称为松动圈。目前松动圈测定方法比较多，如地质雷达法、声波法、电阻率法、多点位移计法等，但是这些方法都有具一定的局限性，如声波法虽然测试简单，但是由于现场岩体比较复杂，声波法受到干扰的因素太多，因此，结果的准确性受到影响，地质雷达法虽然测试简便，但是由于其设备比较昂贵，应用受到一定的局限性。

技术实现思路

1、本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、易于操作、可重复使用、成本低的煤层巷道围岩松动圈测定装置。

2、为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种煤层巷道围岩松动圈测定装置，包括第一胶囊、第二胶囊、偏心封孔注水管、封孔注水组件、中心测定注水管和测定注水组件，第一胶囊和第二胶囊的中心孔前后间隔套在中心测定注水管上，中心测定注水管前端封堵，中心测定注水管上在第一胶囊和第二胶囊之间设有测定出水孔，偏心封孔注水管平行于中心测定注水管，偏心封孔注水管前端口穿过第一胶囊伸入到第二胶囊内，偏心封孔注水管上设有位于第一胶囊内的注水孔，封孔注水组件与偏心封孔注水管后端口连接，测定注水组件与中心测定注水管后端口连接。

3、封孔注水组件包括第一注水管、第一注水泵、第一阀门、第一压力表和第一显示屏，第一注水管的出口与偏心封孔注水管后端口连接，第一注水泵的出口与第一注水管进口连接，第一阀门和第一压力表安装在第一注水管上，第一压力表通过数据线与第一显示屏连接。

4、测定注水组件包括第二注水管、第二注水泵、第二阀门、第二压力表、流量计和第二显示屏，第二注水管的出口与中心测定注水管后端口连接，第二注水泵的出口与第二注水管进口连接，第二阀门、第二压力表和流量计均安装在第二注水管上，第二压力表和流量计分部通过数据线与第二显示屏连接。

5、第一胶囊和第二胶囊均包外形为圆柱形且中心沿轴向具有圆柱孔的胶囊本体，胶囊本体内部具有环形空腔，第一胶囊的胶囊本体前后端平面和第二胶囊的胶囊本体前端平面设有与用于穿过第一注水管并与第一注水管外圆密封配合的第一胶套，胶囊本体前后端平面中心处一体设有用于穿过第二注水管并与第二注水管外圆密封配合的第二胶套，第一胶套和第二胶套外圆设有卡箍。

6、测定出水孔处固定设有管接头，管接头外端口设有滤网垫片，管接头外圆螺纹连接用于定位压紧滤网垫片的外螺母，外螺母上开设有与管接头外端口对应通透的透水口。

7、采用上述技术方案，本实用新型具体工作过程为：第一注水泵和第二注水泵可共用一个水箱，将第一胶囊和第二胶囊从钻孔的孔口伸入到钻孔内，先启动第一注水泵，水箱内的清水通过第一注水管、偏心封孔注水管注入到第一胶囊和第二胶囊内，第一胶囊和第二胶囊膨胀，第一胶囊和第二胶囊的外援与钻孔的孔壁压接，将钻孔封闭，通过第一显示屏观测第一压力表的示数，达到设定的封孔压力后，关闭第一注水泵和第一阀门。然后启动第二注水泵，水箱内的清水通过第二注水管、中心测定注水管、管接头和滤网垫片注入到第一胶囊和第二胶囊之间的钻孔内，在注水过程中，通过第二显示屏观测第二压力表和流量计的示数，当注水压力到0.2mpa时，保持注水压力不变，统计1分钟内水的流量，流量计显示示数大于6l/min即为松动圈的范围（流量小于6l/min就认为是稳定岩层）。

8、本实用新型的第一胶囊和第二胶囊端面的第一胶套的设置，增加与第一注水管的密封面积，提高环形空腔内部的密封效果；第胶囊和第二胶囊端面的第二胶套的设置，增加与第二注水管的密封面积，提高在向钻孔内注水时的密封性。使用卡箍紧箍第一胶套和第二胶套，进一步提高封孔效果和注水测定的密封性，同时定位第一胶囊和第二胶囊在中心测定注水管的位置。

9、滤网垫片的设置，特别是在测定结束后，避免钻孔内的岩渣进入到中心测定注水管内，外螺母用于紧固定位滤网垫片。

10、综上所述，本实用新型采用“两堵一注”的原理测试围岩的裂隙发育程度来判定围岩松动圈大小；该装置设备价格便宜，一套价格在2000元左右，并且结构简单，方便组装，密封性好，可以重复使用，设备操作简便，测试数据较为精确。

技术特征：

1.一种煤层巷道围岩松动圈测定装置，其特征在于：包括第一胶囊、第二胶囊、偏心封孔注水管、封孔注水组件、中心测定注水管和测定注水组件，第一胶囊和第二胶囊的中心孔前后间隔套在中心测定注水管上，中心测定注水管前端封堵，中心测定注水管上在第一胶囊和第二胶囊之间设有测定出水孔，偏心封孔注水管平行于中心测定注水管，偏心封孔注水管前端口穿过第一胶囊伸入到第二胶囊内，偏心封孔注水管上设有位于第一胶囊内的注水孔，封孔注水组件与偏心封孔注水管后端口连接，测定注水组件与中心测定注水管后端口连接。

2.根据权利要求1所述的一种煤层巷道围岩松动圈测定装置，其特征在于：封孔注水组件包括第一注水管、第一注水泵、第一阀门、第一压力表和第一显示屏，第一注水管的出口与偏心封孔注水管后端口连接，第一注水泵的出口与第一注水管进口连接，第一阀门和第一压力表安装在第一注水管上，第一压力表通过数据线与第一显示屏连接。

3.根据权利要求1所述的一种煤层巷道围岩松动圈测定装置，其特征在于：测定注水组件包括第二注水管、第二注水泵、第二阀门、第二压力表、流量计和第二显示屏，第二注水管的出口与中心测定注水管后端口连接，第二注水泵的出口与第二注水管进口连接，第二阀门、第二压力表和流量计均安装在第二注水管上，第二压力表和流量计分部通过数据线与第二显示屏连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种煤层巷道围岩松动圈测定装置，其特征在于：第一胶囊和第二胶囊均包外形为圆柱形且中心沿轴向具有圆柱孔的胶囊本体，胶囊本体内部具有环形空腔，第一胶囊的胶囊本体前后端平面和第二胶囊的胶囊本体前端平面设有与用于穿过第一注水管并与第一注水管外圆密封配合的第一胶套，胶囊本体前后端平面中心处一体设有用于穿过第二注水管并与第二注水管外圆密封配合的第二胶套，第一胶套和第二胶套外圆设有卡箍。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种煤层巷道围岩松动圈测定装置，其特征在于：测定出水孔处固定设有管接头，管接头外端口设有滤网垫片，管接头外圆螺纹连接用于定位压紧滤网垫片的外螺母，外螺母上开设有与管接头外端口对应通透的透水口。

技术总结
一种煤层巷道围岩松动圈测定装置，包括第一胶囊、第二胶囊、偏心封孔注水管、封孔注水组件、中心测定注水管和测定注水组件，中心测定注水管上在第一胶囊和第二胶囊之间设有测定出水孔，偏心封孔注水管平行于中心测定注水管，偏心封孔注水管前端口穿过第一胶囊伸入到第二胶囊内，偏心封孔注水管上设有位于第一胶囊内的注水孔，封孔注水组件与偏心封孔注水管后端口连接，测定注水组件与中心测定注水管后端口连接。本技术采用“两堵一注”的原理测试围岩的裂隙发育程度来判定围岩松动圈大小；该装置设备价格便宜，结构简单，方便组装，密封性好，可以重复使用，设备操作简便，测试数据较为精确。

技术研发人员：李勇,张越
受保护的技术使用者：贵州能发电力燃料开发有限公司
技术研发日：20230719
技术公布日：2024/2/21