[發(fā)明專利]一種地下工程施工鉆孔產(chǎn)狀組合量測裝置及其量測方法

有效

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• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN102979506A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張慶松;張偉杰;韓偉偉;惠冰;張連震;王德明
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: E21B47/022
• 分類號: E21B47/022
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 鄧建國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地下工程鉆探注漿領(lǐng)域中鉆孔產(chǎn)狀的量測技術(shù)，主要提出一種快速、準(zhǔn)確測量正在施工鉆孔、或依照設(shè)計現(xiàn)場定位時鉆孔產(chǎn)狀的量測方法和裝置。

背景技術(shù)

鉆探工程是地下工程開挖及運營期重要活動之一，涉及到地下水害的治理、圍巖注漿加固、礦產(chǎn)探查及水源探查等領(lǐng)域。鉆探工程設(shè)計及鉆孔產(chǎn)狀確定對相關(guān)工程實施往往具有決定性作用。如注漿工程因鉆孔產(chǎn)狀信息錯誤引起堵水效果欠佳、或圍巖加固范圍出現(xiàn)偏差；井下探礦工程因鉆孔產(chǎn)狀誤差致使礦產(chǎn)資源規(guī)模及儲量估算失實；井下富水區(qū)探查因鉆孔產(chǎn)狀誤差而影響到含水層評價結(jié)果。目前地下工程鉆孔產(chǎn)狀確定的方法主要有三種，即羅盤法、掛線定位法及坡度規(guī)法。羅盤測量方位角操作簡便，但精度低，抗干擾能力弱，尤其是在一些金屬礦山或定位精度要求較高的工程內(nèi)難以利用；掛線法測量方位角精度相對較高，但效率低下、操作復(fù)雜，且隨著倒角次數(shù)增加誤差逐漸積累，在一些時間緊迫的工程中難以發(fā)揮作用，如地下水害治理等搶險工程。此外，鉆孔傾角可利用羅盤或坡度規(guī)進行測量，但不能和方位角測量設(shè)備完好地結(jié)合為整套裝置，功效性差。因此，地下工程鉆孔產(chǎn)狀的精確、快速定位成為了一個必須解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種地下工程鉆孔產(chǎn)狀快速量測方法和裝置，使其可實現(xiàn)正在施工鉆孔及現(xiàn)場鉆孔定位時產(chǎn)狀快速、精確定位，提高鉆探工程效率，保障相關(guān)工程質(zhì)量。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種地下工程施工鉆孔產(chǎn)狀組合量測裝置，包括側(cè)壁水平固定器、可伸縮懸臂、夾角量測裝置、鉆桿夾持器及傾角量測裝置；所述側(cè)壁水平固定器包括橫桿和鉸鏈，橫桿上設(shè)置管水準(zhǔn)器；所述可伸縮懸臂包括內(nèi)框架和外框架，外框架通過所述鉸鏈與橫桿連接，外框架上設(shè)置圓水準(zhǔn)器，外框架的兩側(cè)邊上設(shè)有滑槽，內(nèi)框架通過旋鈕裝置沿滑槽與外框架滑動連接；所述夾角量測裝置包括1/4圓的夾角量測器，夾角量測器的圓弧邊上設(shè)有夾角量測器刻槽，夾角量測器外側(cè)邊一端通過螺栓與內(nèi)框架連接，另一端通過第一旋緊螺栓與內(nèi)框架連接，且第一旋緊螺栓位于夾角量測器刻槽內(nèi)，工作時夾角量角測器以螺栓為中心轉(zhuǎn)動，第一旋緊螺栓在夾角量測器刻槽內(nèi)滑動；所述傾角量測裝置包括傾角量測器，傾角量測器通過第二旋緊螺栓垂直設(shè)置在夾角量測器外側(cè)邊的中心處；所述鉆桿夾持器包括第二橫桿和用于固定鉆桿的夾持器，夾持器固定在第二橫桿上，第二橫桿通過第二旋緊螺栓與夾角量測器的外側(cè)邊連接，且夾持器橫桿能夠繞第二旋緊螺栓轉(zhuǎn)動。

所述外框架包括左豎桿和右豎桿，左豎桿和右豎桿的上下兩端分別通過第一垂直連桿和第二垂直連桿連接，左豎桿和右豎桿的內(nèi)側(cè)均設(shè)有滑槽；所述內(nèi)框架包括左滑桿和右滑桿，左、右滑桿分別通過滑槽與左豎桿和右豎桿滑動連接，左、右滑桿的下端通過第三垂直連桿連接；所述旋鈕裝置包括旋鈕和旋桿；旋桿穿過左、右豎桿并與左、右滑桿相接觸，旋桿和左、右滑桿的接觸面通過相互嚙合的齒相連。所述旋桿橫截面為齒輪狀，兩端固定旋鈕，旋桿穿過左、右豎桿并固定在左、右滑桿上，旋鈕轉(zhuǎn)動時，帶動旋桿上齒條做圓周運動，通過與左、右豎桿上滑槽上表面齒條的咬合力實現(xiàn)左、右滑桿的同速伸縮。

所述夾角量角器上設(shè)有刻度，該刻度為在90度范圍被均勻劃分且精度為1度。

所述第三垂直連桿的右端設(shè)有夾角觀測槽，該夾角觀測槽與夾角量角器上的刻度相對應(yīng)。

所述傾角量測器上沿其圓周設(shè)置兩半圓的傾角量測器刻槽，沿傾角量測器刻槽周邊設(shè)有刻度，所述夾持器橫桿上設(shè)有與傾角量測器刻槽相匹配的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向軸。

所述刻度在傾角量測器上水平兩端設(shè)置為0度，豎直兩端設(shè)置為90度，之間精度為1度。

所述夾持器包括左、右夾持器。

本發(fā)明還提供了一種地下工程施工鉆孔產(chǎn)狀組合量測方法，其具體工藝步驟如下：

1）根據(jù)鉆桿與隧道或巷道側(cè)壁空間關(guān)系確定合適的量測位置，確定側(cè)壁與鉆桿距離d；

2）旋轉(zhuǎn)旋鈕裝置，左、右滑桿向外延伸，調(diào)整內(nèi)框架外側(cè)邊距離側(cè)壁長度至d，即夾持器大致達到了連接鉆桿的位置；