水壓致裂法地應力測量印模系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及煤礦開采技術領域，特別是涉及一種水壓致裂法地應力測量印模系統。
【背景技術】
[0002]地應力是存在地層中的天然應力，也稱為巖體初始應力和原巖應力。它是引起各種地下巖體開挖工程變形和破壞的根本作用力，是確定工程巖體力學屬性，進行工程設計及穩定性分析的必要前提條件。
[0003]國內外相關研宄表明，重力作用和構造運動是引起地應力的主要原因，除此之外還受到其他多種因素的影響，因此造成了地應力狀態的復雜性和多變性。對于巖體工程設計和施工周期來講，區域應力場是相對穩定的非穩定場，其大小和方向很難通過數學計算或者數值模型分析方法獲得，唯一可行的方法就是進行原位巖體應力實測。
[0004]目前國內外普遍采用的地應力測量方法有兩種，即應力解除法和水壓致裂法。水壓致裂法為直接應力測量方法，它具有測量深度深，不需要了解巖石的相關力學參數的主要優點，在國內外得到廣泛應用。尤其在深部巖體工程中，水壓致裂法是唯一的巖體應力測量方法，目前國內外關于深部巖體應力數據均來自于該測量方法。國外最大測量深度超過5000m，國內最大測量深度超過1300m。
[0005]煤礦井下水壓致裂法地應力測量在巷道頂板圍巖中進行，在打好的鉆孔中將一對跨接封孔器放置到預定位置，然后注水將封隔器漲起，對封隔器之間的完整巖體進行注水壓裂。一般分為初次壓裂和重張工序，同時采集水壓過程的壓力-時間曲線。通過水力壓裂過程曲線可以得到破裂壓力、瞬時關閉壓力和重張壓力。根據上述參數采用相關公式可以計算出最大水平主應力、最小水平主應力、巖石抗拉強度等量值。壓裂裂紋的延展方向為最大水平主應力方向，為了得到壓裂裂紋的方位及形態，最常用的方法是進行裂紋印模。把帶有定向羅盤的印模膠筒放置在已壓裂的孔段，然后給印模膠筒加壓，壓力大小和加壓時間可根據壓裂參數確定。印模膠筒外層固結半硫化橡膠，通過涂刷四氫呋喃使其軟化并具有一定的塑性，當印模膠筒注水膨脹，壓力達到一定數值后，外層軟化的橡膠就可以擠入壓裂裂紋中，膠筒卸壓后印痕留在其上，這樣就可以得到壓裂裂紋和原生裂紋。根據印模裝置中的基線方位通過平面弧長與角度的計算就可以確定裂紋的破裂方向。
[0006]根據不同的測試要求，水壓致裂地應力測量分為平面應力測量和三維應力測量。無論何種測試目的都需要在鉆孔的特定范圍內進行多次壓裂和印模，通過壓力-時間曲線及印模結果來確定各應力的量值及方向，并對測試數據的準確性進行分析和判斷。然而現有的印模系統存在如下缺點:
[0007]1、原印模器配備的二維定向羅盤只能單次定向，每次在孔中放置一個印模膠筒，只能在鉛垂鉆孔中實施一次印模；
[0008]2、原印模膠筒表面固結半硫化橡膠，需要用四氫呋喃進行軟化，多次使用后表面半硫化橡膠容易變質硬化，導致印模效果不佳、使用期限短。要進行多次印模時需要攜帶和儲備多根印模膠筒。
【實用新型內容】
[0009](一)要解決的技術問題
[0010]本實用新型的目的是提供一種不受鉆孔布置方式限制，一次放置可實現兩次印模，且印模材料可拆卸的水壓致裂法地應力測量印模系統。
[0011](二)技術方案
[0012]為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種水壓致裂法地應力測量印模系統，其包括定向裝置、上印模膠筒、下印模膠筒、可拆卸印模材料、第一管道、第二管道、儲能器和高壓油泵，所述定向裝置、上印模膠筒和下印模膠筒從上至下順次連接，所述上印模膠筒和下印模膠筒的外表面分別纏繞有所述可拆卸印模材料，所述第一管道和第二管道的一端分別與所述下印模膠筒的下端連接，所述第一管道和第二管道的另一端分別與所述儲能器連接，所述儲能器與所述高壓油泵連接。
[0013]其中，所述可拆卸印模材料優選為乙丙橡膠自粘膠帶。
[0014]其中，所述第一管道和第二管道上分別設有壓力監測儀。
[0015]進一步地，所述壓力監測儀優選為電阻應變式壓力傳感器。
[0016]其中，所述定向裝置優選為三維羅盤。
[0017](三)有益效果
[0018]與現有技術相比，本實用新型具有以下優點:
[0019]本實用新型提供的一種水壓致裂法地應力測量印模系統，其采用定向裝置、上印模膠筒和下印模膠筒從上至下順次連接，所述上印模膠筒和下印模膠筒的外表面分別纏繞有可拆卸印模材料，第一管道和第二管道的一端分別與所述下印模膠筒的下端連接，所述第一管道和第二管道的另一端分別與儲能器連接，所述儲能器與高壓油泵連接；采用所述上印模膠筒和下印模膠筒連接，可同時或分次進行兩段壓裂裂紋印模，可大幅提高地應力測試效率；采用可拆卸印模材料替代原來固結于膠筒表面的半硫化橡膠，可節約成本，延長印模膠筒使用周期，印模效果更好。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型一種水壓致裂法地應力測量印模系統的整體連接關系示意圖。
[0021]圖中:1:高壓油泵；2:儲能器；3:定向裝置；4:上印模膠筒；5:下印模膠筒；6:可拆卸印模材料；7:第一管道；8:第二管道；9:壓力監測儀。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。
[0023]在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用