基本信息
- 項目名稱：
- 鉆孔水壓致裂儀
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 鉆孔水壓致裂儀是用于原位地應(yīng)力測試，從而為礦井煤柱合理留設(shè)計算，及突水危險性預(yù)測等安全研究提供合理依據(jù)的裝置。
- 詳細介紹：
- 鉆孔水壓致裂儀是用于原位地應(yīng)力測試，從而為礦井煤柱合理留設(shè)計算，及突水危險性預(yù)測等安全研究提供合理依據(jù)的裝置。 其結(jié)構(gòu)分為高壓封隔器部分與壓力控制器部分，高壓封隔器用于封孔并形成密封腔，壓力控制器用于調(diào)節(jié)封隔器與密封腔的水壓差。具體使用方法為：通過鉆桿將水注入封隔器先使其膨脹封孔，在壓力控制器的調(diào)節(jié)下，高壓水進入密封腔并保證壓力低于封隔器內(nèi)壓力，之后隨壓力上升密封腔內(nèi)的巖壁被壓裂，通過波形計算地應(yīng)力。 在儀器成型后，首先，我們對壓力控制器的位置選擇進行研究，并得出當其置頂時效果最好，不會受到高壓水的影響從而減小了誤差。其次，為了適應(yīng)各種地質(zhì)條件，該儀器的單雙回路的互換也是我們的研究內(nèi)容，我們充分利用壓力控制器的獨特結(jié)構(gòu)，設(shè)計出了操作最簡便的互換方法。 我們開展這一系統(tǒng)的研發(fā)并用于煤礦水害防治，不但能夠占領(lǐng)水防治領(lǐng)域的技術(shù)堡壘，而且可以使得我們的測試技術(shù)在國內(nèi)處于先進水平。該系統(tǒng)與我院已有的煤礦水害監(jiān)測系統(tǒng)一道將成為煤礦水害監(jiān)測預(yù)警的有效手段，成為華北科技學院的獨特產(chǎn)品。本產(chǎn)品的問世將為我國煤炭事業(yè)做出巨大貢獻。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 設(shè)計、發(fā)明目的： 由于進入高壓條件開采的煤礦日益增多，煤柱寬度計算參數(shù)不合理所帶來的問題也越來越嚴重。因此需要進行地應(yīng)力和煤層強度測試的煤礦也越來越多。而液壓致裂儀就是根據(jù)水壓致裂原理，測試煤層的抗張強度為煤柱寬度的計算提供數(shù)據(jù)；測試礦區(qū)地應(yīng)力狀態(tài)（最大、最小主應(yīng)力及其方向、巖體的抗張強度）為底板突水危險性評價、巷道的穩(wěn)定性評價、采掘工作面的合理布局提供參數(shù)。但由于運用獨立的單回路或雙回路兩套裝置，工程施工很不方便，現(xiàn)將兩套裝置結(jié)合，大幅度提高了工作效率。 基本思路： 改獨立的單、雙回路測試裝置為單雙回路一體。要做到兩種儀器的的方便攜帶與使用，使兩者結(jié)合起來成為一套儀器，單雙環(huán)路通過壓力控制器的拆裝可交替調(diào)整，既節(jié)省材料又方便攜帶而且最主要的是能做到更準確的測量。 我們的創(chuàng)新點是： 1、將水壓封孔測地應(yīng)力技術(shù)首次用于煤礦。 2、高壓封隔器制造技術(shù)在煤炭系統(tǒng)尚屬空白。 3、其單雙回路互換的使用方法適用于簡單與復(fù)雜的地質(zhì)條件。 4、壓力控制器頂置能夠最大的減小誤差。 主要技術(shù)指標： 單回路和雙回路傳壓系統(tǒng)及其轉(zhuǎn)換裝置研制指標為： 1、單回路和雙回路可以互換 2、GB3836.1------2000爆炸性環(huán)境用電器設(shè)備 MT209------1990煤礦通訊、監(jiān)測、控制用電子電工產(chǎn)品 MT/T772------1998煤礦監(jiān)控系統(tǒng)主要性能測試方法
科學性、先進性
- 高水壓致裂技術(shù)由于科技含量高僅地質(zhì)科學院擁有，但因不防爆，并不適合煤礦使用。因此本技術(shù)的研發(fā)成功填補了我國礦用高水壓致裂地應(yīng)力測試的空白。本次研發(fā)的高水壓致裂原位地應(yīng)力測試儀器系統(tǒng)是以前設(shè)備的更新技術(shù)，其水平在我國仍處于領(lǐng)先地位。系統(tǒng)的另一個關(guān)鍵技術(shù)——數(shù)據(jù)高頻采集記錄裝置是已委托專門研究機構(gòu)研發(fā)，數(shù)據(jù)處理軟件將自行研發(fā)，因此該項目的整體技術(shù)屬于國內(nèi)領(lǐng)先。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 該作品于2011年3月榮獲2010年華北科技學院大學生科技創(chuàng)新比賽二等獎
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 圖片，實物
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 使用說明： 通過向鉆孔內(nèi)的2個分割器內(nèi)注入高壓水，使之膨脹，在兩個封隔器之間形成密封腔。再向密封腔的裸露巖石中施加液壓使孔壁巖石破裂而測量地應(yīng)力的。 技術(shù)特點及優(yōu)勢： 1.水壓致裂法應(yīng)力原位測試系統(tǒng)是由液壓系統(tǒng)、封隔系統(tǒng)、定向系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集記錄系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成的。該方法由于曲線拐點明顯、清晰、精度高在地震地質(zhì)方面已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。 2.單雙回路轉(zhuǎn)換的技術(shù)特點使得該產(chǎn)品能夠靈活、廣泛應(yīng)用于各種地質(zhì)條件的煤礦。 3、該技術(shù)由于使用了高壓子午膠囊測試壓力大于30MPa。 但由于高壓封隔器制造存在專利，僅地質(zhì)科學院能夠生產(chǎn)，且不對外出售，因此高壓分割器制造技術(shù)在煤炭系統(tǒng)尚屬空白，進而使得其應(yīng)用也受到很大的限制。我們開展這一系統(tǒng)的研發(fā)并用于煤礦水害防治，可以使得我們的測試技術(shù)在國內(nèi)外處于先進水平。 作品前景及經(jīng)濟效益： 該方法將為煤層底板突水的評價上提供依據(jù)，進而提供煤礦的安全水平，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。該技術(shù)的應(yīng)用將有助于我國安全水平的提高，因此也具有很大社會效益。
同類課題研究水平概述
- 1、高壓封孔器僅地質(zhì)科學院能夠生產(chǎn)，且不對外出售產(chǎn)品和技術(shù)，因此高壓封孔器制造技術(shù)在煤炭系統(tǒng)尚屬空白。而且地質(zhì)科學院使用的儀器雖然精密，但是體積龐大，過于笨重，下井不便，并不適用于煤礦。 2、我們知道對于煤層的防水具有決定意義的參數(shù)是煤層的破裂強度和抗張強度。其中破裂強度意味著煤柱在理想的情況下在水壓沒有達到破裂值時是不會漏水的。本項目測試的數(shù)值與國內(nèi)外其它煤礦的測試數(shù)值相比是適中的，其他國家地應(yīng)力測試均為地面鉆孔，而東山煤礦使用本產(chǎn)品進行地下鉆孔測試這在世界都是一個先例。 3、我國對煤層進行水壓致裂測試抗張強度的試驗不多，因此抗張強度的選取多采用室內(nèi)實驗室數(shù)據(jù)的1/7—1/20。由于樣品在采取時受到了很大的擾動，試驗數(shù)據(jù)本來就偏小，再經(jīng)過折減，使得強度的取值變得更小，往往都不足0.1MPa，和實際情況不符合，因此很多煤礦都根據(jù)自己煤礦實際情況采用了經(jīng)驗數(shù)據(jù)，例如，淮北礦區(qū)采用的抗張強度為0.2MPa；峰峰礦區(qū)采用0.46MPa；淄博礦區(qū)采用0.8—1.2MPa；連邵礦區(qū)采用0.5—2.7MPa；肥城礦區(qū)采用的數(shù)據(jù)為0.5—1.0Mpa，即對于水壓高于3Mpa的區(qū)段和今天邊界斷層煤柱采用0.5MPa，否則采用1.0MPa；徐州礦區(qū)采取類比于突水系數(shù)的方法，即煤層的抗水壓能力為0.1MPa/m，經(jīng)過本產(chǎn)品在東山煤礦的試用，我們測出東山煤礦抗?jié)q強度為約為0.6MPa，整整比經(jīng)驗值高出十倍，為企業(yè)帶來上億的經(jīng)濟效益，所以該項目也處于全國領(lǐng)先地位。
