煤礦地應力測試系統
1.地應力測量指標
傳統的水壓致裂地應力測量均采用大孔徑（鉆孔直徑在76mm以上），鉆孔速度慢，壓裂設備笨重，不能實現快速測量。根據煤礦井下特點，采用小孔徑能顯著減少測量設備重量，提高測量速度，實現快速測量。具體指標如下：
（1）地應力測量鉆孔直徑55-60mm；
（2）深度30m，也可根據具體需要配置測試更深深度。
（3）水壓50MPa；
（4）定位精度：1°；
（5）正常情況下每一測點的測量時間不超過2小時；
（6）能夠滿足支護設計的要求。
2.地應力測量系統組成
根據上述地應力測量指標，開發研制了HYF-3型小孔徑水壓致裂地應力測量裝置。該裝置采用小直徑鉆孔（55mm），可在井下進行快速、大面積地應力測量。同一鉆孔還可以用于圍巖強度測量。該測試裝置由以下部分組成：
（1）便攜式高壓泵；
（2）靜壓水進水管路；
（4）便攜式數據采集分析裝置；
（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；
3.水壓致裂液壓系統
采用氣動高壓泵，不用電，可在含有可燃氣體環境中安全運行。運行該裝置時，只要打開驅動氣開關，在壓縮空氣推動下，活塞往復運動，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，壓裂段內的水即使在高壓作用下也不會外泄，封隔器壓力在8-10MPa,加壓完成后，關閉封隔器通道。打開壓裂段通道，水通過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，壓力會快速增大，通過數據采集裝置顯示、記錄測試數據，并監控測試過程。煤礦井下巷道一般高2.5~3.5m，受空間限制，用水壓致裂法進行原巖應力和巖性測試，只能用小型鉆機打孔，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境下運行。
（1）封隔器
由中心管和封隔器膠筒組成兩個水路通道。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，存儲高壓水用以密封壓裂段。通過連桿將兩支封隔器相連，巖孔壓裂段處于兩支封隔器之間。試驗時，先通過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位移。
（2）注水管
傳統的大孔徑注水管使用鉆桿，鉆桿密封用麻刀和黃油，操作時勞動強度大，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，使測試效率大為提高。注水管作用主要有兩個，其一，作為連接構件將連接好的封隔系統和印模系統送如鉆孔的制定位置；其二，作為加壓通道對封隔的鉆孔段進行壓裂。
（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
壓力控制系統可以控制各個通道的壓力，可以分別給封隔器和測試段加壓，也可以給印模器加壓。
（5）印模系統
印模系統由印模器、定向儀、安裝桿等幾部分組成。
①印模器
印模器與封隔器結構相同，差別是在封隔器密封膠筒外貼上一層流變性好的橡膠。為使在印膜上產生清晰裂痕印跡，必需有一定時間讓橡膠膜產生塑性流動，形成印痕。
②定向儀
采用電子羅盤進行裂紋定向。
（6）數據采集系統
為實時監控測試過程，顯示、記錄和分析測試結果，開發研制了水壓致裂數據采集系統。系統可自動記錄數據，防爆，有煤安證。
