回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔軌跡測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔軌跡測量系統(tǒng)，它包括可以相互通訊連接的測量探管和同步器，其中測量探管位于無磁鉆鋌內(nèi)部，同步器位于孔口；測量探管中設(shè)置軌跡測量儀，軌跡測量儀包括數(shù)據(jù)采集電路，數(shù)據(jù)采集電路實(shí)時采集X、Y、Z三個方向的加速度信號和大地磁場信號，且加速度信號和大地磁場信號經(jīng)過處理后送入CPU控制電路Ⅰ中；CPU控制電路Ⅰ根據(jù)加速度信號和大地磁場信號計算得到鉆頭的鉆進(jìn)軌跡參數(shù)，然后把所得的鉆進(jìn)軌跡參數(shù)進(jìn)行存儲；同步器采集孔口巷道內(nèi)工人的操作參數(shù)，并讀取測量探管內(nèi)存儲的鉆進(jìn)軌跡參數(shù)，且對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲；且在測量探管和同步器中均設(shè)置供電電路。本方案既滿足了方便使用，節(jié)約生產(chǎn)了生產(chǎn)成本，又能測量完整、真實(shí)的鉆孔軌跡，防止了因鉆孔坍塌而不能測量出完整的鉆孔軌跡。鉆孔完鉆后，取出測量探管，再與同步器記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行合成，生成鉆孔的軌跡。
【專利說明】回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔軌跡測量系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦井下水平鉆孔或定向鉆孔和地質(zhì)勘探【技術(shù)領(lǐng)域】的一種測量系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]我國是產(chǎn)煤大國，煤炭安全生產(chǎn)形勢十分嚴(yán)峻，重特大事故時有發(fā)生。國家對瓦斯抽放工作非常重視，把瓦斯抽放作為煤礦瓦斯治理的根本技術(shù)，2001年召開的鐵法現(xiàn)場會上，“先抽后采”被國家煤礦安全監(jiān)察局列入瓦斯治理的十二字方針，推動了瓦斯抽放的迅速發(fā)展。但是由于我國瓦斯抽放技術(shù)與裝備比較落后，在某些區(qū)域雖然對瓦斯進(jìn)行了抽放，但由于實(shí)際鉆孔與設(shè)計鉆孔軌跡的偏差，造成瓦斯抽放鉆孔不到位，沒有進(jìn)行有效的覆蓋，突出事故仍時有發(fā)生。
[0003]井下地質(zhì)前探鉆是井下采掘地段探明各種局部地質(zhì)變化常用的技術(shù)手段，廣泛應(yīng)用于井下探煤層、探構(gòu)造、探放水。用于煤巖層賦存狀況變化、施工工藝等原因，導(dǎo)致施工的井下地質(zhì)前鉆探孔總是要偏離設(shè)計軌跡，特別是鉆孔傾角為O?25°俯角及上仰角時，垂直方向偏離更加嚴(yán)重。這樣地質(zhì)前鉆探孔取得的數(shù)據(jù)與實(shí)際情況不相符，地質(zhì)資料的分析相當(dāng)困難，容易出現(xiàn)地質(zhì)前鉆探孔的數(shù)量越多，越難分析煤層及構(gòu)造的賦存狀態(tài)的怪現(xiàn)象。
[0004]為了確定井下地質(zhì)前鉆探孔的偏斜軌跡，提高地質(zhì)前鉆探資料的準(zhǔn)確性；確保地質(zhì)勘探孔、瓦斯抽放孔、探放水孔、注漿加固孔等鉆孔軌跡符合設(shè)計軌跡，設(shè)計此回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔軌跡測量系統(tǒng)，應(yīng)用于煤礦井下水平鉆孔或定向鉆孔進(jìn)行測斜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔軌跡測量系統(tǒng)，能夠在煤礦井下水平鉆孔或定向鉆孔的測斜和地質(zhì)勘探【技術(shù)領(lǐng)域】使用的測量儀器。
[0006]本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔軌跡測量系統(tǒng)，它包括可以相互通訊連接的測量探管和同步器，其中測量探管位于無磁鉆鋌內(nèi)部，同步器位于孔口 ；所述的測量探管中設(shè)置軌跡測量儀，所述的軌跡測量儀包括數(shù)據(jù)采集電路，數(shù)據(jù)采集電路實(shí)時采集X、Y、Z三個方向的加速度信號和大地磁場信號，且加速度信號和大地磁場信號經(jīng)過處理后送入CPU控制電路I中；所述的CPU控制電路I根據(jù)加速度信號和大地磁場信號計算得到鉆頭的鉆進(jìn)軌跡參數(shù)，然后把所得的鉆進(jìn)軌跡參數(shù)進(jìn)行存儲；所述的同步器采集孔口巷道內(nèi)工人的操作參數(shù)，并讀取測量探管內(nèi)存儲的鉆進(jìn)軌跡參數(shù)，且對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲；且在測量探管和同步器中均設(shè)置供電電路。
[0007]在所述的測量探管中設(shè)置溫度采集電路，溫度采集電路將采集的實(shí)時溫度值送入CPU控制電路I中，并進(jìn)行存儲。
[0008]在所述的測量探管和同步器中均設(shè)置實(shí)時時鐘電路，兩個實(shí)時時鐘電路分別連接CPU控制電路I和CPU控制電路II，CPU控制電路II位于同步器中；所述的實(shí)時時鐘電路用于保證CPU控制電路I接收的加速度信號、大地磁場信號與CPU控制電路II采集的工人操作參數(shù)同步。
[0009]測量探管和同步器中設(shè)置的供電電路均包括電池，電池輸出端通過安全控制電路連接至電源電路。
[0010]所述的測量探管包括殼體以位于殼體內(nèi)部的探管本體，探管本體上設(shè)置軌跡測量儀，且探管本體與電池電氣連接；在所述殼體外套有扶正膠套，扶正膠套上設(shè)置至少三個扶正翼，相鄰扶正翼之間留有空隙。
[0011]在殼體的末端連接轉(zhuǎn)換接頭，轉(zhuǎn)換接頭上設(shè)有至少三個固定鍵。
[0012]所述的CPU控制電路II連接交互按鈕。
[0013]采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明，測量探管與同步器同時配合使用，實(shí)現(xiàn)了回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔軌跡測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)記錄、存儲等工作；并且測量探管設(shè)計成獨(dú)立儀器，不與其它設(shè)備連體設(shè)計，其可以與鉆孔內(nèi)的其它設(shè)備一起工作，而不影響鉆孔內(nèi)其它設(shè)備的正常工作，不需要為了測量軌跡數(shù)據(jù)而停止打鉆，卸掉其它設(shè)備后再向鉆孔內(nèi)下測量探管測量軌跡數(shù)據(jù)。設(shè)計成獨(dú)立的儀器，測量探管與無磁鉆鋌為兩個器件，使用時把測量探管安裝到無磁鉆鋌內(nèi)部，使測量探管與無磁鉆鋌中間有間隙，鉆井液可以從測量探管與無磁鉆鋌中間的間隙流過，這樣就可以在打鉆時使用測量探管實(shí)時測量軌跡數(shù)據(jù)。測量探管隨著鉆頭的鉆進(jìn)來實(shí)時測量軌跡數(shù)據(jù)，也可以在鉆孔完成后起鉆的過程中測量鉆孔軌跡數(shù)據(jù)，不用等到鉆孔結(jié)束，卸掉鉆頭，接上鉆鋌式測量探管后再下鉆測數(shù)據(jù)。本方案既滿足了方便使用，節(jié)約生產(chǎn)了生產(chǎn)成本，又能測量完整、真實(shí)的鉆孔軌跡，防止了因鉆孔坍塌而不能測量出完整的鉆孔軌跡。鉆孔完鉆后，取出測量探管，再與同步器記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行合成，生成鉆孔的軌跡。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔軌跡測量系統(tǒng)框圖。
[0015]圖2為本回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔軌跡測量系統(tǒng)測量探管的原理框圖。
[0016]圖3為本回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔軌跡測量系統(tǒng)同步器的原理框圖。
[0017]圖4為本回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔軌跡測量系統(tǒng)測量探管的外型結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖5為圖4的A向示意圖。
[0019]圖6為圖4中B-B向示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如附圖1所示，一種回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔軌跡測量系統(tǒng)，它包括可以相互通訊連接的測量探管和同步器，其中測量探管位于無磁鉆鋌內(nèi)部，同步器位于孔口 ；測量探管中設(shè)置軌跡測量儀，軌跡測量儀采集鉆頭的鉆進(jìn)軌跡參數(shù)，并對軌跡參數(shù)進(jìn)行存儲，同步器采集巷道內(nèi)工人的操作參數(shù)，并讀取測量探管內(nèi)存儲的鉆頭鉆進(jìn)軌跡參數(shù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲；最終由電腦對測量探管存儲的鉆頭鉆進(jìn)軌跡參數(shù)和同步器采集的工人的操作參數(shù)進(jìn)行合成，并最終生成鉆孔軌跡參數(shù)。
[0021]如圖2所示，測量探管中設(shè)置有軌跡測量儀，該軌跡測量儀包括數(shù)據(jù)采集電路，數(shù)據(jù)采集電路實(shí)時采集測量探管X、Y、Z三個方向的加速度信號和大地磁場信號，且加速度信號和大地磁場信號經(jīng)過信號處理電路的處理后送入CPU控制電路I中；所述的CPU控制電路I根據(jù)加速度信號和大地磁場信號計算得到鉆頭的鉆進(jìn)軌跡參數(shù)，且CPU控制電路I把鉆進(jìn)軌跡參數(shù)存入數(shù)據(jù)存儲電路I。另外，溫度采集電路的輸出端連接CPU控制電路I，溫度采集電路中的溫度傳感器采集到鉆孔內(nèi)的溫度信號后，把溫度信號發(fā)送給CPU控制電路I，CPU控制電路I計算出具體的溫度值，數(shù)據(jù)存儲電路I對CPU控制電路I計算出的溫度值進(jìn)行存儲。為使各個單元電路正常工作，在測量探管中設(shè)置供電電路，供電電路包括可充電電池，可充電電池給整個測量探管供電；電池輸出端連接安全控制電路，安全控制電路是為了防止電路在使用時出現(xiàn)故障引起電池的安全問題而采取的安全措施；安全控制電路輸出端連接電源電路，電源電路將電池提供的電壓信號轉(zhuǎn)換成各種電壓信號給CPU控制電路
1、數(shù)據(jù)存儲電路1、實(shí)時時鐘電路1、信號處理電路、數(shù)據(jù)采集電路、通訊電路1、溫度采集電路供電。
[0022]如附圖3所示，同步器通過通訊電路II讀取測量探管內(nèi)存儲的鉆頭鉆進(jìn)軌跡參數(shù)，并將鉆進(jìn)軌跡參數(shù)送入存儲電路II中進(jìn)行存儲。另外，為方便采集孔口巷道內(nèi)工作人員的實(shí)時操作情況，上述的CPU控制電路II連接交互按鈕，這樣，CPU控制電路II接收七鍵交互按鈕的指令，并對指令進(jìn)行存儲，CPU控制電路II通過通訊電路II分別接收測量探管的數(shù)據(jù)和向測量探管發(fā)送指令。與測量探管相同，在同步器中設(shè)有供電電路，其中，可充電電池給整個同步器供電；電池輸出端連接安全控制電路，安全控制電路是為了防止電路在使用時出現(xiàn)故障引起電池的安全問題而采取的安全措施；安全控制電路輸出端連接電源電路，電源電路將電池提供的電壓信號轉(zhuǎn)換成各種電壓信號給CPU控制電路I1、數(shù)據(jù)存儲電路I1、實(shí)時時鐘電路I1、通訊電路II和七鍵交互按鈕的電源輸入接口。
[0023]除此之外，在測量探管和同步器中均設(shè)置實(shí)時時鐘電路，兩個實(shí)時時鐘電路分別連接CPU控制電路I和CPU控制電路II，用于保證CPU控制電路I接收的加速度信號、大地磁場信號與CPU控制電路II采集的工人操作參數(shù)同步。
[0024]如附圖4、圖5、圖6所示，本發(fā)明測量探管的外型結(jié)構(gòu)，它包括殼體I以位于殼體I內(nèi)部的探管本體2，探管本體2上設(shè)置軌跡測量儀，且探管本體2與電池3電氣連接，其中，軌跡測量儀是整個測量探管的核心，數(shù)據(jù)的采集與計算均由其進(jìn)行。在殼體I外套有扶正膠套6，扶正膠套對測量探管起扶正作用，防止測量探管在無磁鉆鋌內(nèi)部傾斜。扶正膠套6上設(shè)置至少三個扶正翼7，相鄰扶正翼7之間留有空隙，可以使鉆井液通過其間隙流動。在殼體I的末端連接轉(zhuǎn)換接頭4，轉(zhuǎn)換接頭4上設(shè)有至少三個固定鍵5，測量探管送入無磁鉆鋌時轉(zhuǎn)換接頭上的固定鍵正好嵌入無磁鉆鋌內(nèi)部的三個槽中，防止測量探管因振動而旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)換接頭上設(shè)計的三個固定鍵之間有空隙，鉆井液可以通過其空隙流動。電池3位于探管本體2的后部,且電池3為可拆卸、更換的結(jié)構(gòu)。
[0025]本發(fā)明將測量探管設(shè)計成獨(dú)立儀器，不與其它設(shè)備連體設(shè)計，其可以與鉆孔內(nèi)的其它設(shè)備一起工作，而不影響鉆孔內(nèi)其它設(shè)備的正常工作，不需要為了測量軌跡數(shù)據(jù)而停止打鉆，卸掉其它設(shè)備后再向鉆孔內(nèi)下測量探管測量軌跡數(shù)據(jù)。設(shè)計成獨(dú)立的儀器，測量探管與無磁鉆鋌分開，使測量探管與無磁鉆鋌中間有間隙，可以保證鉆井液的流通，使用時把測量探管安裝到無磁鋌內(nèi)部。測量探管隨著鉆頭的鉆進(jìn)來實(shí)時測量軌跡數(shù)據(jù)，也可以在鉆孔完成后起鉆的過程中測量鉆孔軌跡數(shù)據(jù)，不用等到鉆孔結(jié)束后起鉆，卸掉鉆頭，接上鉆鋌式測量探管后再下鉆測數(shù)據(jù)。本方案既滿足了方便使用，節(jié)約生產(chǎn)了生產(chǎn)成本，又能測量完整、真實(shí)的鉆孔軌跡，防止了因鉆孔坍塌而不能測量出完整的鉆孔軌跡。鉆孔完鉆后，取出測量探管，同步器與測量探管通訊，讀取測量探管的存儲的數(shù)據(jù)，再與同步器記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行合成，生成鉆孔的軌跡。進(jìn)而對下個鉆孔的軌跡進(jìn)行理論指導(dǎo)作用，或進(jìn)行局部及區(qū)域防突措施，使該區(qū)域鉆孔的設(shè)計及布置更加科學(xué)合理，在瓦斯鉆孔抽采工藝方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
【權(quán)利要求】
1.一種回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔軌跡測量系統(tǒng)，其特征在于:它包括可以相互通訊連接的測量探管和同步器，其中測量探管位于無磁鉆鋌內(nèi)部，同步器位于孔口 ；所述的測量探管中設(shè)置軌跡測量儀，所述的軌跡測量儀包括數(shù)據(jù)采集電路，數(shù)據(jù)采集電路實(shí)時采集X、Y、Z三個方向的加速度信號和大地磁場信號，且加速度信號和大地磁場信號經(jīng)過處理后送入CPU控制電路I中；所述的CPU控制電路I根據(jù)加速度信號和大地磁場信號計算得到鉆頭的鉆進(jìn)軌跡參數(shù)，然后把所得的鉆進(jìn)軌跡參數(shù)進(jìn)行存儲；所述的同步器采集孔口巷道內(nèi)工人的操作參數(shù)，并讀取測量探管內(nèi)存儲的鉆進(jìn)軌跡參數(shù)，且對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲；且在測量探管和同步器中均設(shè)置供電電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔軌跡測量系統(tǒng)，其特征在于:在所述的測量探管中設(shè)置溫度采集電路，溫度采集電路將采集的實(shí)時溫度值送入CPU控制電路I中，并進(jìn)行存儲。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔軌跡測量系統(tǒng)，其特征在于:在所述的測量探管和同步器中均設(shè)置實(shí)時時鐘電路，兩個實(shí)時時鐘電路分別連接CPU控制電路I和CPU控制電路II，CPU控制電路II位于同步器中；所述的實(shí)時時鐘電路用于保證CPU控制電路I接收的加速度信號、大地磁場信號與CPU控制電路II采集的工人操作參數(shù)同步。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔軌跡測量系統(tǒng)，其特征在于:測量探管和同步器中設(shè)置的供電電路均包括電池，電池輸出端通過安全控制電路連接至電源電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔軌跡測量系統(tǒng)，其特征在于:所述的測量探管包括殼體(I)以位于殼體(I)內(nèi)部的探管本體(2)，探管本體(2)上設(shè)置軌跡測量儀，且探管本體(2 )與電池(3 )電氣連接；在所述殼體(I)外套有扶正膠套(6 )，扶正膠套(6 )上設(shè)置至少三個扶正翼(7)，相鄰扶正翼(7)之間留有空隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔軌跡測量系統(tǒng)，其特征在于:在殼體(I)的末端連接轉(zhuǎn)換接頭(4)，轉(zhuǎn)換接頭(4)上設(shè)有至少三個固定鍵(5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔軌跡測量系統(tǒng)，其特征在于:所述的CPU控制電路II連接交互按鈕。
【文檔編號】E21B47/022GK103670374SQ201210342688
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月17日
【發(fā)明者】汪琦, 李群峰, 肖建濤, 劉志輝, 肖文磊 申請人:鄭州士奇測控技術(shù)有限公司