煤礦地應(yīng)力測(cè)試系統(tǒng)
1.地應(yīng)力測(cè)量指標(biāo)
傳統(tǒng)的水壓致裂地應(yīng)力測(cè)量均采用大孔徑（鉆孔直徑在76mm以上），鉆孔速度慢，壓裂設(shè)備笨重，不能實(shí)現(xiàn)快速測(cè)量。根據(jù)煤礦井下特點(diǎn)，采用小孔徑能顯著減少測(cè)量設(shè)備重量，提高測(cè)量速度，實(shí)現(xiàn)快速測(cè)量。具體指標(biāo)如下：
（1）地應(yīng)力測(cè)量鉆孔直徑55-60mm；
（2）深度30m，也可根據(jù)具體需要配置測(cè)試更深深度。
（3）水壓50MPa；
（4）定位精度：1°；
（5）正常情況下每一測(cè)點(diǎn)的測(cè)量時(shí)間不超過(guò)2小時(shí)；
（6）能夠滿足支護(hù)設(shè)計(jì)的要求。
2.地應(yīng)力測(cè)量系統(tǒng)組成
根據(jù)上述地應(yīng)力測(cè)量指標(biāo)，開發(fā)研制了HYF-3型小孔徑水壓致裂地應(yīng)力測(cè)量裝置。該裝置采用小直徑鉆孔（55mm），可在井下進(jìn)行快速、大面積地應(yīng)力測(cè)量。同一鉆孔還可以用于圍巖強(qiáng)度測(cè)量。該測(cè)試裝置由以下部分組成：
（1）便攜式高壓泵；
（2）靜壓水進(jìn)水管路；
（4）便攜式數(shù)據(jù)采集分析裝置；
（5）小孔徑封隔器和印模器、定向儀；
（6）快速連接的高壓供水管路；
（7）壓力控制系統(tǒng)；
3.水壓致裂液壓系統(tǒng)
采用氣動(dòng)高壓泵，不用電，可在含有可燃?xì)怏w環(huán)境中安全運(yùn)行。運(yùn)行該裝置時(shí)，只要打開驅(qū)動(dòng)氣開關(guān)，在壓縮空氣推動(dòng)下，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，把水的壓力快速增大。打開封隔器加壓通道，給封隔器加壓，使封隔器膠囊與巖壁密封，巖孔壓裂段便形成了一密封空間，壓裂段內(nèi)的水即使在高壓作用下也不會(huì)外泄，封隔器壓力在8-10MPa,加壓完成后，關(guān)閉封隔器通道。打開壓裂段通道，水通過(guò)注水管充滿封隔器之間的將被壓裂段巖孔中，在壓裂段巖孔充滿水后，壓力會(huì)快速增大，通過(guò)數(shù)據(jù)采集裝置顯示、記錄測(cè)試數(shù)據(jù)，并監(jiān)控測(cè)試過(guò)程。煤礦井下巷道一般高2.5~3.5m，受空間限制，用水壓致裂法進(jìn)行原巖應(yīng)力和巖性測(cè)試，只能用小型鉆機(jī)打孔，水壓致裂裝置必須小型化，所有裝置必須隔爆、防水和能在灰塵很大的惡劣環(huán)境下運(yùn)行。
（1）封隔器
由中心管和封隔器膠筒組成兩個(gè)水路通道。中心管注入高壓水，通向壓裂段，用水的高壓壓裂巖孔；而封隔器與中心管形成的空間，存儲(chǔ)高壓水用以密封壓裂段。通過(guò)連桿將兩支封隔器相連，巖孔壓裂段處于兩支封隔器之間。試驗(yàn)時(shí)，先通過(guò)高壓膠管給封隔器膠筒加壓，密封巖孔壓裂段，不使壓裂段高壓水外泄。封隔器連桿拉住兩只封隔器，保持封隔器平衡，使封隔器與巖孔沒有相對(duì)位移。
（2）注水管
傳統(tǒng)的大孔徑注水管使用鉆桿，鉆桿密封用麻刀和黃油，操作時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，且密封不可靠。為此，研制了新的壓裂注水管，注水管連接處用“O”型圈密封，拆裝方便，密封可靠，使測(cè)試效率大為提高。注水管作用主要有兩個(gè)，其一，作為連接構(gòu)件將連接好的封隔系統(tǒng)和印模系統(tǒng)送如鉆孔的制定位置；其二，作為加壓通道對(duì)封隔的鉆孔段進(jìn)行壓裂。
（3）便攜式高壓泵
高壓泵的作用是給壓裂段加壓，為封隔器加壓。
（4）壓力控制系統(tǒng)
壓力控制系統(tǒng)可以控制各個(gè)通道的壓力，可以分別給封隔器和測(cè)試段加壓，也可以給印模器加壓。
（5）印模系統(tǒng)
印模系統(tǒng)由印模器、定向儀、安裝桿等幾部分組成。
①印模器
印模器與封隔器結(jié)構(gòu)相同，差別是在封隔器密封膠筒外貼上一層流變性好的橡膠。為使在印膜上產(chǎn)生清晰裂痕印跡，必需有一定時(shí)間讓橡膠膜產(chǎn)生塑性流動(dòng)，形成印痕。
②定向儀
采用電子羅盤進(jìn)行裂紋定向。
（6）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
為實(shí)時(shí)監(jiān)控測(cè)試過(guò)程，顯示、記錄和分析測(cè)試結(jié)果，開發(fā)研制了水壓致裂數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)可自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)，防爆，有煤安證。
