專利名稱：用于井下單個鉆孔的水文地質參數(shù)觀測儀器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及水壓、出水量觀測儀器，具體是一種用于井下單個鉆孔的水文地質參 數(shù)觀測儀器；是一種基于壓力計的水壓變化和流量計的水流量變化的觀測儀器，尤其適用 于礦山井巷中單個鉆孔求水文地質參數(shù)。
背景技術：
在礦井水文地質勘察階段，確定含水層的參數(shù)是一個重要的任務，它為水文地質 預測及礦井水害防治問題提供依據(jù)。目前在礦井水文地質勘察中，經常在井下施工水文地 質探查孔，這些探查孔的主要目的是探查采掘工作面附近的含水層是否有水，但是這些探 查孔以目前的手段還不能用來求解水文地質參數(shù)，只能知道出水量的大小。目前在礦山井 巷工程中，對于求解水文地質參數(shù)的常用方法，主要存在以下幾個問題一是求水文地質參 數(shù)需要施工多個鉆孔，工程量較大，不經濟；二是井下施工的單個水文地質探查孔不能得到 利用；三是不能自動控制間閥的啟閉，造成試驗精確度差；四是觀測數(shù)據(jù)不能貯存?zhèn)鬏?’五 是不能及時求出參數(shù)。

發(fā)明內容
為解決上述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明提供一種用于井下單個鉆孔的水文地質參數(shù) 觀測儀器，能夠精確測量水壓、水量的變化，并能儲存、傳輸檢測數(shù)據(jù)，快速求解水文地質參數(shù)。本發(fā)明是以如下技術方案實現(xiàn)的一種用于井下單個鉆孔的水文地質參數(shù)觀測儀 器；包括出水管，所述的出水管是一個四通管，在出水管其中一個方向的兩個端口上分別安 裝有手動閘閥II和壓力計，在另一個方向的兩個端口上分別安裝有手動閘閥I和流量計； 在流量計兩側的出水管上各安裝一個自動間閥；所述的流量計豎直安裝在出水管上。本發(fā)明的有益效果是儀器結構簡單，既有顯示功能，又有傳輸功能，既可以定期 采取數(shù)據(jù)，又可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時傳輸。


下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。圖1是本發(fā)明結構示意圖；圖2是本發(fā)明壓力計的電原理框圖；圖3是本發(fā)明壓力計的安裝示意圖；圖4是本發(fā)明流量計的電原理框圖；圖5是本發(fā)明流量計的安裝示意圖；圖6是本發(fā)明自動閘閥的電原理框圖；圖7是本發(fā)明的自動閘閥安裝示意圖。圖中1、壓力計；11、微處理器；12、壓力傳感器；13、存儲器；14、數(shù)據(jù)接口 ；15、顯示器；16、電源；17、底座；171、安裝孔；18、防爆蓋；2、流量計；21、微處理器；22、流量傳感 器；23、存儲器；24、數(shù)據(jù)接口 ；25、顯示器；26、電源；27、底座；271、安裝孔；28、防爆蓋；3、 出水管；4、手動閘閥I ；5、手動閘閥II ；6、自動閘閥；61、微處理器；62、定時器；63、控制電 路；64、氣動閘閥；65、電源；66、底座；661、安裝孔；67、防爆蓋。
具體實施例方式如圖1所示，用于井下單個鉆孔的水文地質參數(shù)觀測儀器有一水平管3，水平管3 采用四通管。在出水管3其中一個方向的兩個端口上分別安裝有手動閘閥II 5和壓力計 1，在另一個方向的兩個端口上分別安裝有手動閘閥I 4和流量計2;其中手動閘閥I 4起 到備用效果，一般情況處于封閉狀態(tài)；只有在鉆孔受高水壓威脅時，才打開放流泄壓保證安 全。上述流量計2豎直安裝在出水管3(流向自下而上)上，此時流體充滿管道，使得檢測 更加精確，同時可防止流量計防襯脫落；適用不同的流量計。在流量計2兩側的管道上分別 安裝有自動閘閥6，兩個自動閘閥6在放水試驗開始與結束時，能完成迅速自動啟閉放水。如圖2所示，壓力計1有一用于運算處理數(shù)據(jù)并控制輸出的微處理器11 ；與微處 理器11連接用于采集水壓力變化信號的壓力傳感器12 ；與壓力傳感器12連接用于儲存壓 力傳感器12采集的水壓力變形信號數(shù)據(jù)的儲存器13 ；儲存器13連接用于定期采集或實時 傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接口 14 ；與微處理器11連接用于實時顯示監(jiān)測水壓數(shù)據(jù)的顯示器15 ；向 上述各部件供電的電源16;上述各部件裝置在一個防爆殼體內。數(shù)據(jù)接口 14與外部計算 機連接，對數(shù)據(jù)定期采集，也可實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時傳輸。如圖3所示，微處理器11、壓力傳感器12、存儲器13、數(shù)據(jù)接口 14、顯示器15和電 源16均固定在底座17上，并有相應的導線和傳輸線連接；在底座17上開有安裝孔171，底 座17通過安裝孔171安裝在出水管上，防爆殼體由底座17和防爆蓋18組成，防爆蓋18采 用透明材料制作的盒蓋。底座17為圓形厚鋼板，直徑約為10cm，底板四角預制四個安裝孔 171。如圖4所示，流量計2有一用于運算處理數(shù)據(jù)并控制輸出的微處理器21 ；與微處 理器21連接用于采集水壓力變化信號的壓力傳感器22 ；與壓力傳感器22連接用于儲存壓 力傳感器22采集的水壓力變形信號數(shù)據(jù)的儲存器23 ；與儲存器23連接用于定期采集或實 時傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接口 24 ；與微處理器21連接用于實時顯示監(jiān)測水壓數(shù)據(jù)的顯示器25 ； 向上述各部件供電的電源26;上述各部件裝置在一個防爆殼體內。數(shù)據(jù)接口 14與外部計 算機連接，對數(shù)據(jù)定期采集，也可實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時傳輸。如圖5所示，微處理器21、壓力傳感器22、存儲器23、數(shù)據(jù)接口 24、顯示器25和電 源26均固定在底座27上，并有相應的導線和傳輸線連接；在底座27上開有安裝孔271，底 座27通過安裝孔271安裝在出水管上；防爆殼體由底座27和防爆蓋28組成，防爆蓋28采 用透明材料制作的盒蓋。底座27為圓形厚鋼板，直徑約為10cm，底板四角預制四個安裝孔 271。如圖6所示，自動閘閥6有一用于運算處理數(shù)據(jù)并控制輸出的微處理器61，與微處 理器61連接的定時器62，與微處理器61連接的控制電路63 ；與控制電路63連接的氣動閘 閥64，給上述各部件供電的電源65 ；上述控制電路63采用控制開關；上述各部件裝置在一 個防爆殼體內。
如圖7所示，將微處理器61、定時器62、控制電路63，、氣動閘閥64和電源65固 定在底座66上，并有相應的導線和傳輸線連接；在底座66上開有安裝孔661，底座66通過 安裝孔661安裝在出水管上，防爆殼體由底座66和防爆蓋67組成，防爆蓋67采用透明材 料制作的盒蓋。底座66為長方形厚鋼板，長約20cm，寬約10cm，底座四角預置四個安裝孔 661。工作過程在鉆孔施工完畢后，利用安裝在水平管上的手動閘閥II 5先封閉鉆 孔，然后安裝水壓力傳感器、流量傳感器等；安裝完畢后對儀器及間閥密封情況等進行檢 查。在實際觀測前，通過實驗室測試等方法先對觀測儀器進行校正，并在各個微處理器中預 設相應的設計軟件，實現(xiàn)自動化、智能化，使試驗數(shù)據(jù)更準確。將各儀器調試、固定后，接上 電源，這時各儀器開始采集數(shù)據(jù)，并將相關數(shù)據(jù)傳到微處理器和存貯器。由于承壓含水層 單個鉆孔，既進行放水試驗，又進行水位恢復試驗，需要利用水壓力傳感器實時監(jiān)測水壓力 來推求水位。根據(jù)放水試驗要求，只要開啟手動間閥II 5，水壓傳感器就對水壓進行監(jiān)測。 繼而開啟安裝在管道上的兩個自動閘閥，流量傳感器開始工作。對兩個自動閘閥的控制軟 件進行設計，在放水試驗結束時刻，兩個自動間閥相繼自動迅速關閉，之后進行水位恢復試 驗。水位恢復試驗過程中，水壓傳感器繼續(xù)進行對水壓實時監(jiān)測并記錄。待水位恢復試驗 結束時刻，將手動間閥II 5關閉。利用放水試驗及水位恢復試驗所得的數(shù)據(jù)對水文地質參 數(shù)理論進行分析。流量計停運檢修時，應相繼關閉安裝在出水管末端的自動間閥和安裝在 流量計前面的自動閘閥；投運時，相繼開啟安裝在流量計前面的自動閘閥和安裝在出水管 末端的自動閘閥。為防止產生負壓，禁止同時啟閉兩個自動閘閥。單孔放水試驗與水位恢復試驗按要求相繼進行，本發(fā)明在測得放水流量的同時， 能實時測得水壓變化。放水試驗結束后，自動間閥能迅速自動關閉，水壓傳感器能繼續(xù)工 作，繼續(xù)監(jiān)測水位恢復試驗過程中的水壓。同時，還可以通過數(shù)據(jù)接口定期或者實時接收監(jiān) 測數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)傳輸至地面電腦，通過電腦設定的求參程序，迅速計算水文地質參數(shù)。
權利要求
1.一種用于井下單個鉆孔的水文地質參數(shù)觀測儀器；包括出水管(3)，其特征在于所 述的出水管(3)是一個四通管，在出水管(3)其中一個方向的兩個端口上分別安裝有手動 閘閥11(5)和壓力計(1)，在另一個方向的兩個端口上分別安裝有手動閘閥1(4)和流量計 ⑵；在流量計⑵的兩側出水管⑶上各安裝一個自動閘閥(6)；所述的流量計(2)豎直 安裝在出水管⑶上。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于井下單個鉆孔的水文地質參數(shù)觀測儀器，其特征在于 所述的壓力計(1)包括運算處理數(shù)據(jù)并控制輸出的微處理器(11)；與微處理器(11)連接 用于采集水壓力變化信號的壓力傳感器(12)；與壓力傳感器(12)連接用于儲存壓力傳感 器(12)采集的水壓力變化信號數(shù)據(jù)的儲存器(13)；與儲存器(13)連接用于定期采集或實 時傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接口(14)；與微處理器(11)連接用于實時顯示監(jiān)測水壓數(shù)據(jù)的顯示器 (15)；向上述各部件供電的電源(16)；將上述各部件裝置在一個防爆殼體內。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于井下單個鉆孔的水文地質參數(shù)觀測儀器，其特征在于 所述的流量計(2)包括運算處理數(shù)據(jù)并控制輸出的微處理器(21)；與微處理器(21)連接 用于采集水流量變化信號的流量傳感器(22)；與流量傳感器(22)連接用于儲存流量傳感 器(22)采集的水流量變化信號數(shù)據(jù)的儲存器(23)；與儲存器(23)連接用于定期采集或實 時傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接口(24)；與微處理器(21)連接用于實時顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)的顯示器(25)； 向上述各部件供電的電源(26)；將上述各部件裝置在一個防爆殼體內。
4.根據(jù)權利要求1所述的用于井下單個鉆孔的水文地質參數(shù)觀測儀器，其特征在于 所述的自動閘閥(6)包括用于運算處理數(shù)據(jù)并控制輸出的微處理器(61)；與微處理器(61) 連接的定時器(62)；與微處理器(61)連接的控制電路(63)；與控制電路(63)連接的氣動 閘閥(64)；給上述各部件供電的電源(65)；將上述各部件裝置在一個防爆殼體內。
5.根據(jù)權利要求4所述的用于井下單個鉆孔的水文地質參數(shù)觀測儀器，其特征在于 所述的控制電路(63)采用控制開關。
6.根據(jù)權利要求2或3或4所述的用于井下單個鉆孔的水文地質參數(shù)觀測儀器，其特 征在于所述的防爆殼體由底座和防爆蓋組成，防爆蓋為透明蓋。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于井下單個鉆孔的水文地質參數(shù)觀測儀器，涉及水壓、出水量觀測儀器。該儀器有一個出水管，所述的出水管是一個四通管，在出水管其中一個方向的兩個端口上分別安裝有手動閘閥II和壓力計，在另一個方向的兩個端口上分別安裝有手動閘閥I和流量計；在流量計兩側的管道上分別安裝有自動閘閥；所述的流量計豎直安裝在出水管上。壓力計隨時監(jiān)測鉆孔內水壓力變化，流量計隨時監(jiān)測鉆孔出水量變化，自動閘閥在放水試驗開始與結束時，能迅速自動啟閉。優(yōu)點是儀器結構簡單，既有顯示功能，又有傳輸功能，既可以定期采集數(shù)據(jù)，又可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時傳輸。
文檔編號G01L11/00GK102003177SQ20101028752
公開日2011年4月6日 申請日期2010年9月13日 優(yōu)先權日2010年9月13日
發(fā)明者李德彬, 許進鵬 申請人:李德彬, 許進鵬