[發明專利]回轉鉆進鉆孔軌跡測量系統

有效

• 申請號: 201210342688.2
• 申請日: 2012-09-17
• 公開（公告）號: CN103670374B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發明（設計）人: 汪琦;李群峰;肖建濤;劉志輝;肖文磊
• 申請（專利權）人: 鄭州士奇測控技術有限公司
• 主分類號: E21B47/022
• 分類號: E21B47/022
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司41109
• 代理人: 霍彥偉,李想

技術領域

本發明涉及煤礦井下水平鉆孔或定向鉆孔和地質勘探技術領域的一種測量系統。

背景技術

我國是產煤大國，煤炭安全生產形勢十分嚴峻，重特大事故時有發生。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，2001年召開的鐵法現場會上，“先抽后采”被國家煤礦安全監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展。但是由于我國瓦斯抽放技術與裝備比較落后，在某些區域雖然對瓦斯進行了抽放，但由于實際鉆孔與設計鉆孔軌跡的偏差，造成瓦斯抽放鉆孔不到位，沒有進行有效的覆蓋，突出事故仍時有發生。

井下地質前探鉆是井下采掘地段探明各種局部地質變化常用的技術手段，廣泛應用于井下探煤層、探構造、探放水。用于煤巖層賦存狀況變化、施工工藝等原因，導致施工的井下地質前鉆探孔總是要偏離設計軌跡，特別是鉆孔傾角為0～25°俯角及上仰角時，垂直方向偏離更加嚴重。這樣地質前鉆探孔取得的數據與實際情況不相符，地質資料的分析相當困難，容易出現地質前鉆探孔的數量越多，越難分析煤層及構造的賦存狀態的怪現象。

為了確定井下地質前鉆探孔的偏斜軌跡，提高地質前鉆探資料的準確性；確保地質勘探孔、瓦斯抽放孔、探放水孔、注漿加固孔等鉆孔軌跡符合設計軌跡，設計此回轉鉆進鉆孔軌跡測量系統，應用于煤礦井下水平鉆孔或定向鉆孔進行測斜。

發明內容

本發明的目的是提供一種回轉鉆進鉆孔軌跡測量系統，能夠在煤礦井下水平鉆孔或定向鉆孔的測斜和地質勘探技術領域使用的測量儀器。

本發明采用下述技術方案：

一種回轉鉆進鉆孔軌跡測量系統，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部，同步器位于孔口；所述的測量探管中設置軌跡測量儀，所述的軌跡測量儀包括數據采集電路，數據采集電路實時采集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過處理后送入CPU控制電路Ⅰ中；所述的CPU控制電路Ⅰ根據加速度信號和大地磁場信號計算得到鉆頭的鉆進軌跡參數，然后把所得的鉆進軌跡參數進行存儲；所述的同步器采集孔口巷道內工人的操作參數，并讀取測量探管內存儲的鉆進軌跡參數，且對數據進行存儲；且在測量探管和同步器中均設置供電電路。

在所述的測量探管中設置溫度采集電路，溫度采集電路將采集的實時溫度值送入CPU控制電路Ⅰ中，并進行存儲。

在所述的測量探管和同步器中均設置實時時鐘電路，兩個實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同步。

測量探管和同步器中設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。

所述的測量探管包括殼體以位于殼體內部的探管本體，探管本體上設置軌跡測量儀，且探管本體與電池電氣連接；在所述殼體外套有扶正膠套，扶正膠套上設置至少三個扶正翼，相鄰扶正翼之間留有空隙。

在殼體的末端連接轉換接頭，轉換接頭上設有至少三個固定鍵。

所述的CPU控制電路Ⅱ連接交互按鈕。

采用上述技術方案的本發明，測量探管與同步器同時配合使用，實現了回轉鉆進鉆孔軌跡測量系統的數據采集、數據記錄、存儲等工作；并且測量探管設計成獨立儀器，不與其它設備連體設計，其可以與鉆孔內的其它設備一起工作，而不影響鉆孔內其它設備的正常工作，不需要為了測量軌跡數據而停止打鉆，卸掉其它設備后再向鉆孔內下測量探管測量軌跡數據。設計成獨立的儀器，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時測量軌跡數據。測量探管隨著鉆頭的鉆進來實時測量軌跡數據，也可以在鉆孔完成后起鉆的過程中測量鉆孔軌跡數據，不用等到鉆孔結束，卸掉鉆頭，接上鉆鋌式測量探管后再下鉆測數據。本方案既滿足了方便使用，節約生產了生產成本，又能測量完整、真實的鉆孔軌跡，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據進行合成，生成鉆孔的軌跡。

附圖說明

圖1為本回轉鉆進鉆孔軌跡測量系統框圖。

圖2為本回轉鉆進鉆孔軌跡測量系統測量探管的原理框圖。

圖3為本回轉鉆進鉆孔軌跡測量系統同步器的原理框圖。