本發(fā)明涉及鉆井技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種三維相似材料模擬實(shí)驗(yàn)中覆巖裂隙鉆孔觀測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在煤礦水體下采煤時(shí)需要對覆巖裂隙寬度、深度和位置等情況進(jìn)行明確，以合理的確定煤層開采的上限，劃定安全開采范圍，掌握采動(dòng)覆巖裂隙發(fā)育規(guī)律對實(shí)現(xiàn)礦井安全開采、保護(hù)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境等都有十分重要的意義。相似模擬實(shí)驗(yàn)是研究采動(dòng)覆巖裂隙發(fā)育規(guī)律的一項(xiàng)重要實(shí)驗(yàn)手段，以往多采用二維平面相似模擬，通過對模型直接觀察，即可直觀的獲取覆巖裂隙發(fā)育結(jié)果，但由于二維相似模擬實(shí)驗(yàn)相對實(shí)際開采情況做了很多簡化，試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際情況往往相差很大，三維相似模擬實(shí)驗(yàn)可以克服二維相似模擬實(shí)驗(yàn)的很多缺點(diǎn)，試驗(yàn)結(jié)果更符合實(shí)際開采情況。但由于覆巖裂隙發(fā)生在模型內(nèi)部，很難對其進(jìn)行直觀觀測，基于以上技術(shù)問題，本使用新型提供了一種三維相似模擬實(shí)驗(yàn)覆巖裂隙鉆孔觀測系統(tǒng)，改系統(tǒng)包括鉆孔掘進(jìn)和鉆孔觀測兩個(gè)裝置，通過鉆孔掘進(jìn)裝置對模型進(jìn)行定位鉆孔，之后才用鉆孔觀測裝置，直觀對模型內(nèi)的覆巖裂隙進(jìn)行觀測。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種三維相似材料模擬實(shí)驗(yàn)中覆巖裂隙鉆孔觀測系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種三維相似材料模擬實(shí)驗(yàn)中覆巖裂隙鉆孔觀測系統(tǒng)，包括鉆孔掘進(jìn)裝置、鉆孔觀測裝置，所述鉆孔掘進(jìn)裝置包括孔壁支撐桶，所述孔壁支撐桶的上表面固定連接有電動(dòng)機(jī)支架，所述孔壁支撐桶的內(nèi)部滑動(dòng)連接有傳動(dòng)桿，所述傳動(dòng)桿的上端通過電動(dòng)機(jī)支架轉(zhuǎn)動(dòng)連接有電動(dòng)機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)的下表面固定連接在電動(dòng)機(jī)支架的上表面，所述電動(dòng)機(jī)的一端通過第一電線電性連接有電動(dòng)機(jī)開關(guān)，所述電動(dòng)機(jī)開關(guān)通過第一電線電性連接有電源，所述傳動(dòng)桿的下端固定連接有鉆頭刀片，所述孔壁支撐桶的內(nèi)部滑動(dòng)連接有鉆屑收集管，所述鉆屑收集管的上端通過電動(dòng)機(jī)支架固定連接有吸風(fēng)機(jī)，所述鉆孔觀測裝置包括電動(dòng)機(jī)支架，所述電動(dòng)機(jī)支架的上表面固定連接有視頻儲(chǔ)存器，所述視頻儲(chǔ)存器的一側(cè)外表面電性連接有集成控制按鈕，所述視頻儲(chǔ)存器的上表面固定連接有液晶顯示屏，所述視頻儲(chǔ)存器的外表面轉(zhuǎn)動(dòng)連接有絞盤，所述絞盤的外表面固定連接有搖柄，所述視頻儲(chǔ)存器的內(nèi)部電性連接有第二電線，所述第二電線通過絞盤轉(zhuǎn)動(dòng)連接在接線盒的內(nèi)部，所述接線盒的外表面電性連接有微型攝像頭，所述接線盒的外表面電性連接有微型led燈。

優(yōu)選的，所述吸風(fēng)機(jī)的內(nèi)部安裝有鉆屑儲(chǔ)存室。

優(yōu)選的，所述鉆屑收集管的端部呈碗狀。

優(yōu)選的，所述孔壁支承桶外部標(biāo)有刻度。

優(yōu)選的，所述鉆頭刀片有六個(gè)刀片，且刀片的長度為十五毫米。

優(yōu)選的，所述鉆頭刀片的直徑為三十毫米，且比孔壁支撐桶的外直徑大四毫米。

優(yōu)選的，所述鉆頭刀片的刀片與水平方向夾角為四十五度，且與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。

優(yōu)選的，所述第二電線纏繞在絞盤的外表面。

優(yōu)選的，所述微型led燈有兩個(gè)，且安裝于接線盒的上、下位置。

優(yōu)選的，所述微型攝像頭有個(gè)，且分別安裝于接線盒的前、后、左、右四個(gè)位置。

優(yōu)選的，所述接線盒為一長方體內(nèi)空塑料盒子，且棱長為十五毫米。

優(yōu)選的，所述液晶顯示屏上表面安裝有四個(gè)彩色液晶屏。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：該三維相似模擬實(shí)驗(yàn)中覆巖裂隙鉆孔觀測系統(tǒng)，共包括鉆孔掘進(jìn)裝置及鉆孔觀測裝置，采用鉆孔掘進(jìn)裝置可以對模型中設(shè)定的位置進(jìn)行定位掘進(jìn)，之后再采用鉆孔觀測裝置，對模型中的覆巖裂隙發(fā)育位置，裂隙寬度，裂隙數(shù)量，裂隙形態(tài)進(jìn)行直觀觀測，使用本發(fā)明的裝置和方法不僅可以解決模型中鉆孔的掘進(jìn)問題，還可以解決實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛢?nèi)部的裂隙觀測難題。整個(gè)技術(shù)方案其裝置簡單，自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度小，可以極大發(fā)揮三維相似模擬實(shí)驗(yàn)的作用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種三維相似材料模擬實(shí)驗(yàn)中覆巖裂隙鉆孔觀測系統(tǒng)鉆孔掘進(jìn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的一種三維相似材料模擬實(shí)驗(yàn)中覆巖裂隙鉆孔觀測系統(tǒng)鉆孔觀測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的一種三維相似材料模擬實(shí)驗(yàn)中覆巖裂隙鉆孔觀測系統(tǒng)俯視圖。

圖中：1吸風(fēng)機(jī)、2鉆屑收集管、3電動(dòng)機(jī)、4傳動(dòng)桿、5孔壁支撐桶、6鉆頭刀片、7電動(dòng)機(jī)開關(guān)、8第一電線、9電源、10搖柄、11視頻儲(chǔ)存器、12絞盤、13第二電線、14微型led燈、15微型攝像頭、16接線盒、17集成控制按鈕、18液晶顯示屏、19電動(dòng)機(jī)支架。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參閱圖1-3，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種三維相似材料模擬實(shí)驗(yàn)中覆巖裂隙鉆孔觀測系統(tǒng)，包括鉆孔掘進(jìn)裝置a、鉆孔觀測裝置b，鉆孔掘進(jìn)裝置a包括孔壁支撐桶5，孔壁支撐桶5的上表面固定連接有電動(dòng)機(jī)支架19，孔壁支承桶5外部標(biāo)有刻度，可以實(shí)時(shí)查看鉆進(jìn)的鉆孔的深度，孔壁支撐桶5的內(nèi)部滑動(dòng)連接有傳動(dòng)桿4，傳動(dòng)桿4的上端通過電動(dòng)機(jī)支架19轉(zhuǎn)動(dòng)連接有電動(dòng)機(jī)3，電動(dòng)機(jī)3的下表面固定連接在電動(dòng)機(jī)支架19的上表面，電動(dòng)機(jī)3的一端通過第一電線8電性連接有電動(dòng)機(jī)開關(guān)7，電動(dòng)機(jī)開關(guān)7通過第一電線8電性連接有電源9，傳動(dòng)桿4的下端固定連接有鉆頭刀片6，鉆頭刀片6有六個(gè)刀片，且刀片的長度為十五毫米，鉆頭刀片6的直徑為三十毫米，且比孔壁支撐桶5的外直徑大四毫米，這樣方便鉆孔，鉆頭刀片6的刀片與水平方向夾角為四十五度，且與電動(dòng)機(jī)3的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，這樣電動(dòng)機(jī)3在轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候可以帶動(dòng)鉆頭刀片6一起轉(zhuǎn)動(dòng)，孔壁支撐桶5的內(nèi)部滑動(dòng)連接有鉆屑收集管2，鉆屑收集管2的端部呈碗狀，方便吸取鉆屑，鉆屑收集管2的上端通過電動(dòng)機(jī)支架19固定連接有吸風(fēng)機(jī)1，吸風(fēng)機(jī)1的內(nèi)部安裝有鉆屑儲(chǔ)存室，能將鉆孔內(nèi)鉆屑吸出且儲(chǔ)存在鉆屑儲(chǔ)存室中，鉆孔觀測裝置b包括電動(dòng)機(jī)支架19，電動(dòng)機(jī)支架19的上表面固定連接有視頻儲(chǔ)存器11，視頻儲(chǔ)存器11的一側(cè)外表面電性連接有集成控制按鈕17，視頻儲(chǔ)存器11的上表面固定連接有液晶顯示屏18，液晶顯示屏18上表面安裝有四個(gè)彩色液晶屏，可以分別顯示四個(gè)微型攝像頭15的影像，視頻儲(chǔ)存器11的外表面轉(zhuǎn)動(dòng)連接有絞盤12，絞盤12的外表面固定連接有搖柄10，視頻儲(chǔ)存器11的內(nèi)部電性連接有第二電線13，第二電線13通過絞盤12轉(zhuǎn)動(dòng)連接在接線盒16的內(nèi)部，接線盒16為一長方體內(nèi)空塑料盒子，且棱長為十五毫米，第二電線電線13纏繞在絞盤12的外表面，這樣通過搖柄10可以控制微型攝像頭15的升降，接線盒16的外表面電性連接有微型攝像頭15，微型攝像頭15有4個(gè)，且分別安裝于接線盒16的前、后、左、右四個(gè)位置，接線盒16的外表面電性連接有微型led燈14，微型led燈14有兩個(gè)，且安裝于接線盒16的上、下位置。

工作原理：首先確定要觀測的位置，觀測位置一般位于工作面采區(qū)空中部，及邊界位置，計(jì)算需要觀測的深度，將鉆孔掘進(jìn)裝置a的鉆頭刀片6對準(zhǔn)所選觀測位置，保證鉆桿垂直，由于吸風(fēng)機(jī)1、電動(dòng)機(jī)3通過第一電線8電性連接于電源9，電動(dòng)機(jī)3的型號(hào)為y90l-4-1.5，打開電動(dòng)機(jī)3的電動(dòng)機(jī)開關(guān)7，鉆頭刀片6向下掘進(jìn)的過程中，吸風(fēng)機(jī)1將鉆屑吸出，待鉆孔掘進(jìn)一定深度后，鉆頭刀片6依靠刀片、鉆桿、電動(dòng)機(jī)3、孔壁支撐桶5等的重力向下自動(dòng)鉆進(jìn)，在鉆進(jìn)過程中，留意電動(dòng)機(jī)3的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)卡鉆時(shí)，停止鉆進(jìn)，將鉆頭向上稍稍提出，并用吸風(fēng)機(jī)1將鉆屑吸取干凈后繼續(xù)鉆進(jìn)，通過鉆孔支撐桶5外部的刻度查看到鉆進(jìn)至所需深度后，停止鉆進(jìn)，將鉆具緩慢的垂直提出鉆孔，將鉆孔觀測裝置b安放在鉆孔正上方，使微型攝像頭15處在鉆孔的正中心位置，打開微型攝像頭15及微型led燈14，通過搖柄10將微型攝像頭15下放至鉆孔中，同時(shí)打開視頻拍攝按鈕，利用微型攝像頭15及微型led燈14通過第二電線13與液晶顯示屏18電性連接的關(guān)系，試驗(yàn)人員可以通過液晶顯示屏18實(shí)時(shí)查看孔壁裂隙情況，根據(jù)觀測要求需要拍照時(shí)，通過集成控制按鈕17，進(jìn)行拍照，可以通過液晶顯示屏18查看所存儲(chǔ)的視頻及照片。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。