題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項目名稱：
- 鉆孔水壓致裂儀
- 小類：
- 機(jī)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(xì)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(jìn)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(jìn)行研究，并得出當(dāng)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(dú)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(jìn)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(xué)院的獨(dú)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(xiàn)。
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(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計、發(fā)明目的： 由于進(jìn)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(yán)重。因此需要進(jìn)行地應(yīng)力和煤層強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(yùn)用獨(dú)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(dú)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(zhǔn)確的測量。 我們的創(chuàng)新點(diǎn)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(biāo)： 單回路和雙回路傳壓系統(tǒng)及其轉(zhuǎn)換裝置研制指標(biāo)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(xué)性、先進(jìn)性
- 高水壓致裂技術(shù)由于科技含量高僅地質(zhì)科學(xué)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(bǔ)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(jī)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(xué)院大學(xué)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(shí)物
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)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(jì)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(xué)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(jìn)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(jìn)水平。 作品前景及經(jīng)濟(jì)效益： 該方法將為煤層底板突水的評價上提供依據(jù)，進(jìn)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(xué)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(xué)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(qiáng)度和抗張強(qiáng)度。其中破裂強(qiáng)度意味著煤柱在理想的情況下在水壓沒有達(dá)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(jìn)行地下鉆孔測試這在世界都是一個先例。 3、我國對煤層進(jìn)行水壓致裂測試抗張強(qiáng)度的試驗不多，因此抗張強(qiáng)度的選取多采用室內(nèi)實(shí)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(qiáng)度的取值變得更小，往往都不足0.1MPa，和實(shí)際情況不符合，因此很多煤礦都根據(jù)自己煤礦實(shí)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(qiáng)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(qiáng)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(jì)效益，所以該項目也處于全國領(lǐng)先地位。
