專利名稱：回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔無線測(cè)斜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地質(zhì)勘探技術(shù)領(lǐng)域的一種測(cè)量系統(tǒng)，尤其涉及一種煤礦井下水平鉆孔或定向鉆孔的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔無線測(cè)斜儀。
背景技術(shù)：
我國(guó)是產(chǎn)煤大國(guó)，煤炭安全生產(chǎn)形勢(shì)十分嚴(yán)峻，重特大事故時(shí)有發(fā)生。國(guó)家對(duì)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(chǎng)會(huì)上，“先抽后采”被國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局列入瓦斯治理的十二字方針，推動(dòng)了瓦斯抽放的迅速發(fā)展。但是由于我國(guó)瓦斯抽放技術(shù)與裝備比較落后，致使所有的鉆孔深度和方位不清楚，達(dá)不到設(shè)計(jì)鉆孔抽放瓦斯的預(yù)期效果，仍造成瓦斯突出事故的頻頻發(fā)生，直接威脅現(xiàn)場(chǎng)施工人員的生命安全。目前我國(guó)仍沒有一種與回轉(zhuǎn)鉆機(jī)配套的鉆孔軌跡測(cè)量裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔無線測(cè)斜儀，準(zhǔn)確測(cè)量鉆孔深度和方位，實(shí)現(xiàn)方位均布。本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:一種回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔無線測(cè)斜儀，包括測(cè)量探管與數(shù)據(jù)處理儀，測(cè)量探管包括探管本體，所述的探管本體內(nèi)部設(shè)置有測(cè)量電路模塊，測(cè)量探管與數(shù)據(jù)處理儀通信連接。所述的探管本體外部套設(shè)有扶正膠套，扶正膠套外部均勻設(shè)置有三個(gè)扶正翼，三個(gè)扶正翼之間有間隙。所述的探管本體的端部連接有轉(zhuǎn)換接頭，所述轉(zhuǎn)換接頭的外端部還均勻設(shè)置有與無磁鉆鋌內(nèi)部三個(gè)槽相配合的三個(gè)固定鍵，三個(gè)固定鍵之間有間隙。所述的測(cè)量電路模塊包括第一中央控制單元、數(shù)據(jù)采集電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、第一通訊電路以及第一電源電路，數(shù)據(jù)采集電路通過信號(hào)處理電路連接第一中央控制單元的信號(hào)輸入端，第一中央控制單元與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路連接，第一中央控制單元的通信端連接第一通訊電路，第一電源電路為測(cè)量電路模塊的各個(gè)電路供電。所述的數(shù)據(jù)處理儀包括第二中央控制單元、第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、操作按鍵電路以及第二通訊電路、顯示電路、第二電源電路，第二中央控制單元連接第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路，操作按鍵電路的信號(hào)輸出端連接第二中央控制單元的信號(hào)輸入端連接，第二中央控制單元的通信端通過第二通訊電路和第一通訊電路與第一中央控制單元通信，第二電源電路為數(shù)據(jù)處理儀的各個(gè)電路供電。所述的數(shù)據(jù)采集電路包括三個(gè)用于采集測(cè)量探管不同方向上加速度的加速度傳感器和三個(gè)用于采集大地磁場(chǎng)信號(hào)的磁場(chǎng)傳感器。所述的測(cè)量電路模塊還包括有用來采集鉆孔內(nèi)的環(huán)境溫度的溫度采集電路，溫度采集電路的信號(hào)輸出端與第一中央控制單元的信號(hào)輸入端連接。所述的第一中央控制單元、第二中央控制單元均連接有實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路。
所述的第一電源電路和第二電源電路均包括電池、安全控制電路、電源輸出電路，電池通過安全控制電路連接電源輸出電路的輸入端，電源輸出電路輸出電源為各個(gè)電路供電。所述的電池為可更換的可充電電池。本發(fā)明的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔無線測(cè)斜儀的測(cè)量探管通過第一中央控制電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、信號(hào)處理電路、數(shù)據(jù)采集電路、通訊電路、溫度采集電路、電源電路、安全控制電路、電池與數(shù)據(jù)處理儀同時(shí)配合使用，實(shí)現(xiàn)了回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔無線測(cè)斜儀的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)記錄、存儲(chǔ)等工作。工作時(shí)，把測(cè)量探管隨鉆頭送到鉆孔中，加速度傳感器和磁傳感器測(cè)量探管的實(shí)時(shí)測(cè)斜數(shù)據(jù)，同時(shí)通過實(shí)時(shí)時(shí)鐘記錄每個(gè)采樣點(diǎn)的時(shí)間；數(shù)據(jù)處理儀留在鉆孔外，記錄操作人員按下按鍵時(shí)采集有效點(diǎn)的時(shí)間。采集工作結(jié)束后，將測(cè)量探管及數(shù)據(jù)處理儀的數(shù)據(jù)送入上位機(jī)軟件進(jìn)行匹配合成，即可得到每個(gè)采集點(diǎn)的測(cè)斜數(shù)據(jù)，同時(shí)生成鉆孔的軌跡。本發(fā)明能準(zhǔn)確測(cè)量鉆孔深度和方位，實(shí)現(xiàn)方位均布，達(dá)到設(shè)計(jì)鉆孔抽放瓦斯的預(yù)期效果，杜絕瓦斯突出事故的發(fā)生，保障現(xiàn)場(chǎng)施工人員的生命及財(cái)產(chǎn)安全。


圖1為本發(fā)明的原理框 圖2為本發(fā)明中測(cè)量探管的結(jié)構(gòu)示意 圖3為圖2的B-B剖視 圖4為圖2的A向視 圖5為本發(fā)明中轉(zhuǎn)換接頭的結(jié)構(gòu)示意 圖6為本發(fā)明測(cè)量探管的原理框 圖7為本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理儀的原理框圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明一種回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔無線測(cè)斜儀，包括測(cè)量探管與數(shù)據(jù)處理儀，測(cè)量探管與數(shù)據(jù)處理儀通信連接。如圖2、圖3、圖4所示，測(cè)量探管包括探管本體1，所述的探管本體I內(nèi)部設(shè)置有測(cè)量電路模塊，所述的探管本體I外部套設(shè)有扶正膠套2，扶正膠套2外部均勻設(shè)置有三個(gè)扶正翼4，三個(gè)扶正翼4之間有間隙，扶正膠套2對(duì)探管其扶正作用，防止測(cè)量探管在無磁鉆鋌內(nèi)部?jī)A斜，各個(gè)扶正翼之間有空隙，可以使鉆井液通過其間隙流動(dòng)。如圖5所示，測(cè)量探管的端部設(shè)置有轉(zhuǎn)換接頭3，所述轉(zhuǎn)換接頭3的外部還均勻設(shè)置有與無磁鉆鋌內(nèi)部三個(gè)槽相配合的三個(gè)固定鍵5，三個(gè)固定鍵5之間有間隙。當(dāng)測(cè)量探管送入無磁鉆鋌時(shí)轉(zhuǎn)換接頭上的固定鍵5正好嵌入無磁鉆鋌內(nèi)部的三個(gè)槽中，防止測(cè)量探管因振動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，而鉆井液可通過三個(gè)固定鍵之間的空隙流動(dòng)，使測(cè)量探管在鉆井過程中采集軌跡數(shù)據(jù)。如圖6所示，所述的測(cè)量電路模塊包括第一中央控制單元、數(shù)據(jù)采集電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、第一通訊電路以及第一電源電路，數(shù)據(jù)采集電路通過信號(hào)處理電路(完成信號(hào)的放大濾波與Α/D轉(zhuǎn)換)連接第一中央控制單元的信號(hào)輸入端，第一中央控制單元與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路連接，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路用于儲(chǔ)存第一中央控制單元計(jì)算出的數(shù)據(jù)；第一中央控制單元的通信端連接第一通訊電路，第一電源電路為測(cè)量電路模塊的各個(gè)電路供電。所述的數(shù)據(jù)采集電路包括三個(gè)用于采集測(cè)量探管不同方向上加速度的加速度傳感器、三個(gè)用于采集大地磁場(chǎng)信號(hào)的磁場(chǎng)傳感器和用來采集鉆孔內(nèi)的環(huán)境溫度的溫度采集電路。所述的第一中央控制單元連接有實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路是為了保持測(cè)量探管采集的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理儀采集的數(shù)據(jù)同步。所述的第一電源電路包括電池、安全控制電路、電源輸出電路，電池通過安全控制電路連接電源輸出電路的輸入端，電源輸出電路輸出電源為各個(gè)電路供電，電池6的位置如圖2所示；所述的電池為可更換的可充電電池。安全控制電路是為了防止電路在使用時(shí)出現(xiàn)故障引起電池的安全問題而采取的安全措施，具體是:當(dāng)電路出現(xiàn)故障，電流增大，安全控制電路能夠判斷出電路的電流大小超出安全控制電路設(shè)定的值時(shí)，安全控制電路將自動(dòng)切斷電源，把電池與電路隔離開，直到電路故障排除，防止出現(xiàn)電池爆炸等安全事故，為成熟的現(xiàn)有技術(shù)。所述的第一中央控制單元采用單片機(jī)或可編程控制器，其它各個(gè)電路均為成熟的現(xiàn)有技術(shù)。如圖7所示，所述的數(shù)據(jù)處理儀包括第二中央控制單元、第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、操作按鍵電路以及第二通訊電路、顯示電路、第二電源電路，第二中央控制單元連接第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路，第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路用來存儲(chǔ)第二中央控制單元采集的數(shù)據(jù)和指令，操作按鍵電路的信號(hào)輸出端連接第二中央控制單元的信號(hào)輸入端連接，第二中央控制單元的通信端通過第二通訊電路和第一通訊電路與第一中央控制單元通信(通信是指測(cè)量探管采集完數(shù)據(jù)之后才和數(shù)據(jù)處理儀進(jìn)行通信，測(cè)量探管采集的時(shí)候不通信)，第二電源電路為數(shù)據(jù)處理儀的各個(gè)電路供電。所述的第二中央控制單元連接有實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，為了保持?jǐn)?shù)據(jù)處理儀采集的數(shù)據(jù)與測(cè)量探管采集的數(shù)據(jù)同步。第二中央控制單元采用單片機(jī)或可編程控制器，其它各個(gè)電路均為成熟的現(xiàn)有技術(shù)。第二電源電路與第一電源電路結(jié)構(gòu)原理相同。如圖1、圖2、圖3所示，使用時(shí)將測(cè)量探管安裝到無磁鉆鋌內(nèi)部，使測(cè)量探管的三個(gè)固定鍵5與無磁鉆鋌內(nèi)部的三個(gè)槽相匹配，鉆井液可以從空隙流過，這樣就可以在打鉆時(shí)使用測(cè)量探管實(shí)時(shí)測(cè)量軌跡數(shù)據(jù)。第一中央控制單元將采集到的三個(gè)加速度傳感器的輸出信號(hào)、三個(gè)磁場(chǎng)傳感器輸出的磁場(chǎng)信號(hào)(測(cè)斜數(shù)據(jù))以及溫度信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，然后存儲(chǔ)在第一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路中。第二中央控制單元接收操作按鍵電路的信號(hào)，第二中央控制單元通過第二通訊電路分別接收測(cè)量探管的數(shù)據(jù)和向測(cè)量探管發(fā)送指令。本發(fā)明的測(cè)量探管隨著回轉(zhuǎn)鉆的鉆頭進(jìn)入鉆孔實(shí)時(shí)測(cè)量軌跡數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理儀留在鉆孔外，記錄人員按下按鍵時(shí)采集有效點(diǎn)的時(shí)間，采集工作結(jié)束后，將測(cè)量探管及數(shù)據(jù)處理儀的數(shù)據(jù)送入上位機(jī)軟件進(jìn)行匹配合成，即可得到每個(gè)采集點(diǎn)的測(cè)斜數(shù)據(jù)，同時(shí)生成鉆孔的軌跡。本方案能準(zhǔn)確測(cè)量鉆孔深度和方位，實(shí)現(xiàn)方位均布，達(dá)到設(shè)計(jì)鉆孔抽放瓦斯的預(yù)期效果，保障現(xiàn)場(chǎng)施工人員的生命及財(cái)產(chǎn)安全。
權(quán)利要求
1.一種回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔無線測(cè)斜儀，其特征在于:包括測(cè)量探管與數(shù)據(jù)處理儀，測(cè)量探管包括探管本體，所述的探管本體內(nèi)部設(shè)置有測(cè)量電路模塊，測(cè)量探管與數(shù)據(jù)處理儀通信連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔無線測(cè)斜儀，其特征在于:所述的探管本體外部套設(shè)有扶正膠套，扶正膠套外部均勻設(shè)置有三個(gè)扶正翼，三個(gè)扶正翼之間有間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔無線測(cè)斜儀，其特征在于:所述的探管本體的端部連接有轉(zhuǎn)換接頭，所述轉(zhuǎn)換接頭的外端部還均勻設(shè)置有與無磁鉆鋌內(nèi)部三個(gè)槽相配合的三個(gè)固定鍵，三個(gè)固定鍵之間有間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔無線測(cè)斜儀，其特征在于:所述的測(cè)量電路模塊包括第一中央控制單元、數(shù)據(jù)采集電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、第一通訊電路以及第一電源電路，數(shù)據(jù)采集電路通過信號(hào)處理電路連接第一中央控制單元的信號(hào)輸入端，第一中央控制單元與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路連接，第一中央控制單元的通信端連接第一通訊電路，第一電源電路為測(cè)量電路模塊的各個(gè)電路供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔無線測(cè)斜儀，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)處理儀包括第二中央控制單元、第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、操作按鍵電路以及第二通訊電路、顯示電路、第二電源電路，第二中央控制單元連接第二數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路，操作按鍵電路的信號(hào)輸出端連接第二中央控制單元的信號(hào)輸入端連接，第二中央控制單元的通信端通過第二通訊電路和第一通訊電路與第一中央控制單元通信，第二電源電路為數(shù)據(jù)處理儀的各個(gè)電路供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔無線測(cè)斜儀其特征在于:所述的數(shù)據(jù)采集電路包括三個(gè)用于采集測(cè)量探管不同方向上加速度的加速度傳感器和三個(gè)用于采集大地磁場(chǎng)信號(hào)的磁場(chǎng)傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔無線測(cè)斜儀，其特征在于:所述的測(cè)量電路模塊還包括有用來采集鉆孔內(nèi)的環(huán)境溫度的溫度采集電路，溫度采集電路的信號(hào)輸出端與第一中央控制單元的信號(hào)輸入端連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔無線測(cè)斜儀，其特征在于:所述的第一中央控制單元、第二中央控制單元均連接有實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔無線測(cè)斜儀，其特征在于:所述的第一電源電路和第二電源電路均包括電池、安全控制電路、電源輸出電路，電池通過安全控制電路連接電源輸出電路的輸入端，電源輸出電路輸出電源為各個(gè)電路供電。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔無線測(cè)斜儀，其特征在于:所述的電池為可更換的可充電電池。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔無線測(cè)斜儀，包括測(cè)量探管與數(shù)據(jù)處理儀，測(cè)量探管包括探管本體，所述的探管本體內(nèi)部設(shè)置有測(cè)量電路模塊，測(cè)量探管與數(shù)據(jù)處理儀無線通信連接。所述的探管本體外部設(shè)置有扶正膠套，扶正膠套外部均勻設(shè)置有三個(gè)扶正翼，三個(gè)扶正翼之間有間隙，測(cè)量探管的端部設(shè)置有轉(zhuǎn)換接頭，所述轉(zhuǎn)換接頭的外部還均勻設(shè)置有與無磁鉆鋌內(nèi)部三個(gè)槽相配合的三個(gè)固定鍵，三個(gè)固定鍵之間有間隙。本發(fā)明能準(zhǔn)確測(cè)量鉆孔深度和方位，實(shí)現(xiàn)方位均布，達(dá)到設(shè)計(jì)鉆孔抽放瓦斯的預(yù)期效果，杜絕瓦斯突出事故的發(fā)生，保障現(xiàn)場(chǎng)施工人員的生命及財(cái)產(chǎn)安全。
文檔編號(hào)E21B47/022GK103161445SQ20131009837
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月26日
發(fā)明者汪琦, 李群峰, 劉志輝, 肖建濤 申請(qǐng)人:鄭州士奇測(cè)控技術(shù)有限公司