一種用于煤層注水潤濕范圍的測試裝置以及測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于礦山安全與環(huán)境工程領(lǐng)域，尤其涉及一種用于煤層注水潤濕范圍的測試裝置以及測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著煤層開采深度增加，煤層地應(yīng)力、瓦斯壓力逐漸增大，煤層滲透率急劇降低，煤層沖擊地壓和煤與瓦斯突出等動力災害愈發(fā)嚴重，尤其是構(gòu)造作用破壞的極度松軟煤層，煤塵災害危險性增加。目前，我國常采用煤層注水技術(shù)進行沖擊地壓、煤與瓦斯突出及煤礦粉塵等災害的防治;針對不同的災害特征，所采用的注水壓力及方式不同，包括中低壓注水潤濕、高壓注水、超高壓注水壓裂等不同壓力下的注水技術(shù)，還包括靜壓注水、動壓注水(脈動壓裂)等不同方式下的注水技術(shù)?，F(xiàn)場采取各項注水措施后，往往需要考察煤層注水的效果，在粉塵防治領(lǐng)域尤其是要確定煤層注水潤濕的范圍。目前，現(xiàn)有的考察方法，主要是通過注水后現(xiàn)場采集煤樣測定含水率，來確定煤層注水潤濕范圍，該方法測試含水率時，受考察鉆孔影響，測點區(qū)域煤體裂隙水分提前流失，煤體含水率測試誤差較大，同時該方法在注水完成之后進行取樣測試，無法反應(yīng)煤層注水動態(tài)滲流過程，進而無法為煤層注水參數(shù)的優(yōu)化提供充分的科學參考。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于煤層注水潤濕范圍的測試裝置以及測試方法，豐富了煤層注水潤濕范圍的考察手段，為煤層注水工藝參數(shù)優(yōu)化提供了科學依據(jù)。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明方案包括:
[0005]—種用于煤層注水潤濕范圍的測試裝置，其包括透水花管，其中，透水花管的上端設(shè)置有錐形端頭，透水花管的下端設(shè)置有尾部連接端頭，錐形端頭下表面上設(shè)置有上樹脂墊板，尾部連接端頭的上表面上設(shè)置有下樹脂墊板，上樹脂墊板上設(shè)置有上電極，下樹脂墊板上設(shè)置有下電極，上樹脂墊板與下樹脂墊板、上電極與下電極均呈對稱布置，上電極與下電極之間設(shè)置有柱狀絕緣體，上電極與下電極的外沿上設(shè)置有環(huán)向絕緣帶，環(huán)向絕緣帶中部設(shè)置有環(huán)向反滲透膜，上電極、下電極、環(huán)向絕緣帶與環(huán)向反滲透膜形成一密閉腔室，該密閉腔室內(nèi)填充有固體氯化鈉，上樹脂墊板、下樹脂墊板以及板環(huán)向絕緣帶與透水花管內(nèi)壁之間填充有棉紗;上電極配置有一電極引線，電極引線穿過柱狀絕緣體、下電極、下樹脂墊板自尾部連接端頭穿出。
[0006]所述的測試裝置，其中，上述透水花管上均勻布置有多個透水孔。
[0007]所述的測試裝置，其中，上述電極引線穿過尾部連接端頭的小孔時采用密封膠密封，尾部連接端頭套裝在PVC管上。
[0008]所述的測試裝置，其中，上述電機引線與一電導率檢測儀相連接。
[0009]—種使用所述測試裝置的測試方法，其包括以下步驟:
[0010]A、在煤巷內(nèi)進行鉆孔施工，分別開設(shè)第一考察孔、第二考察孔與第三考察孔，考察孔均與煤巷內(nèi)的注水孔相平行，第一考察孔與第三考察孔位于注水孔一側(cè)，第二考察孔位于注水孔另一側(cè)，第一考察孔與注水孔的間距為兩米，第三考察孔與注水孔的距離為六米，第二考察孔與注水孔的間距為四米，考察孔均采用風力排渣施工，孔徑為七十六毫米，第一考察孔與第三考察孔的終孔位置錯開，每個鉆孔施工完畢后將上述測試裝置送至孔低，采用聚氨酯封孔，孔口導出電極引線；
[0011]B、采用電導率檢測儀與各個考察孔內(nèi)的測試裝置相連接，當各考察孔內(nèi)測試裝置的電導率均為零時，判定考察孔鋪設(shè)成功，施工注水孔并封孔，然后進行煤層注水，注水期間監(jiān)測第一考察孔的電導率；
[0012]C、當壓力水到達第一考察孔時，水分會穿過透水花管和棉紗，進入環(huán)向反滲透膜，并迅速將密閉腔室內(nèi)的氯化鈉固體溶解，形成氯化鈉強電解水溶液，壓力水中參雜的煤固體顆粒被棉紗和環(huán)向反滲透膜擋在外部，當?shù)谝豢疾炜變?nèi)測試裝置的電導率急劇增大時，即可判定沿徑向注水范圍達到兩米；
[0013]D、依次觀測注水過程中第二考察孔、第三考察孔的電導率值變化，根據(jù)測試結(jié)果獲得煤層注水潤濕極限范圍，以及注水過程中壓力水的動態(tài)分布特征。
[0014]本發(fā)明提供的一種用于煤層注水潤濕范圍的測試裝置以及測試方法，以固體NaCl為不導電的強電解質(zhì)特征為基礎(chǔ)，通過測試考察點煤體水分溶解固體NaCl后形成溶液的電導率來判定煤層注水的潤濕范圍，有效避免了傳統(tǒng)考察方法中測試含水率時，因測點區(qū)域煤體裂隙水分流失造成的測試誤差較大，最終導致考察范圍不準確的弊端，為煤層注水動態(tài)潤濕范圍的考察提供了一種新的技術(shù)途徑，豐富了煤層注水潤濕范圍的考察手段，提高了煤層注水防災的效果，保障了礦井的安全高效開采。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明中測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明中密閉腔室的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明中測試方法的布局示意圖；
[0018]圖4為本發(fā)明中一個考察孔的布局示意圖；
[0019]其中，1-測試裝置，2-聚氨酯封口，3-PVC管，4-煤巷，5_電極引線，6-3#考察孔，7-煤層，8-1#考察孔，9-注水孔，10-2#考察孔，11-電導率檢測儀，12-棉紗，13-固體氯化鈉，14-透水花管，15-透水孔，16-錐形端頭，17-上樹脂墊板，24-下樹脂墊板，18-上電極，25-下電極，19-環(huán)向反滲透膜，20-柱狀絕緣體，21-環(huán)向絕緣帶，22-密封膠，23-尾部連接端頭。
【具體實施方式】
[0020]本發(fā)明提供了一種用于煤層注水潤濕范圍的測試裝置以及測試方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對本發(fā)明進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0021]本發(fā)明提供了一種用于煤層注水潤濕范圍的測試裝置，如圖1與圖2所示的，其包括透水花管14，其中，透水花管14的上端設(shè)置有錐形端頭16，透水花管14的下端設(shè)置有尾部連接端頭23，錐形端頭16下表面上設(shè)置有上樹脂墊板17，尾部連接端頭23的上表面上設(shè)置有下樹脂墊板24，上樹脂墊板17上設(shè)置有上電極18，下樹脂墊板24上設(shè)置有下電極25，上樹脂墊板17與下樹脂墊板24、上電極18與下電極25均呈對稱布置，具體的是，樹脂墊板17與下樹脂墊板24相互對稱，上電極18與下電極25相互對稱，其對稱基點為下述的柱狀絕緣體20。上電極18與下電極25之間設(shè)置有柱狀絕緣體20，上電極18與下電極25的外沿上設(shè)置有環(huán)向絕緣帶21，環(huán)向絕緣帶21中部設(shè)置有環(huán)向反滲透膜19，環(huán)向反滲透膜