[發明專利]一種鉆機機上余尺實時測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202011529420.0
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112729178B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 王成軍;李濤;尤俊義;李健;魏東旭;劉虎;徐毅;胡永飛;張暮晨
• 申請（專利權）人: 山東省交通規劃設計院集團有限公司
• 主分類號: G01B17/00
• 分類號: G01B17/00;G01B3/1056
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本公開提出了一種鉆機機上余尺實時測量裝置及方法，所述裝置包括分離式超聲測距模塊和短邊測距模塊，所述分離式超聲測距模塊包括固定于主動鉆桿頂端的超聲發射單元以及固定于支架上的超聲接收單元；所述短邊測距模塊用于測量所述超聲接收單元與鉆機立軸之間的垂直距離；所述短邊測距模塊為一體式超聲測距裝置，且所述一體式超聲測距裝置與所述超聲接收單元固定為一體；所述裝置能夠實時獲取鉆探孔深，打破了傳統的直接探測孔深的固有思路，實現實時測量，且可完整記錄鉆探過程；超聲測距裝置均與鉆機相互獨立，避免鉆機在鉆進過程中因為震動對測量裝置產生的影響，確保測距準確和設備穩定。

技術領域

本公開涉及鉆機機上余尺測量技術領域，特別是涉及一種鉆機機上余尺實時測量裝置及方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

基礎勘察主要應用工程鉆機，多采用立軸回轉式巖芯鉆機，如XY-1(A)型、XY-2型、HZ-130(150及180)型等，方便拆卸搬運，占壓土地少。該設備鉆探孔深主要依據鉆具與開停鉆上余人工計算判斷，主動鉆桿每10cm一個刻度，理論上可以通過鋼尺量測上余，但是在具體操作中，沒有機長會如此操作，因此在鉆探過程中孔深精度只能取決于鉆機長的熟練程度和責任心程度，一般最大精度也要在5cm以上。對于基巖面、巖溶空洞頂底板等的判斷會帶來較大誤差。

此外，在地質編錄的記錄中，需要記錄機上余尺這一數據；所謂機上余尺，即鉆機機頭高度至鉆桿頂端的距離，并根據鉆孔深度＝鉆桿總長-(鉆機機頭高度+上余尺寸)獲取鉆孔深度的相關數據。

發明人目前可以實現實時測量孔深的裝置，多是采用數字化鉆機，但是該類鉆機主要應用于石油勘探等大型深孔鉆探的情況，由于體型較大，這類鉆機無法應用于基礎勘查的孔深相對較小的工程鉆機；此外，數字化鉆機需要在鉆頭部位安裝探頭來實現探測；這種探測方式存在下列缺點：

(1)在鉆頭部位設有探頭，由于地質環境非常復雜，在鉆探過程中會遇到各種糟糕的地質條件，因此探頭容易損壞；

(2)數字化鉆機的鉆頭部位需要采用特殊的磁性材料，費用昂貴，成本很高；

(3)數字化鉆機作為一整套設備，無法利用現有的簡單鉆機，對現有鉆機是一種浪費；

(4)需要在鉆桿中穿設連接探頭的電線，鉆探過程中，每一回次都需要對電線進行梳理和調整，施工非常不便，工作效率很低；

(5)鉆探過程中鉆機的震動不利于數據的采集。

發明內容

本公開為了解決上述問題，提出了一種鉆機機上余尺實時測量裝置及方法，本公開所述方案有效提高了鉆探作業的精度和工人工作的效率，降低了鉆探外業的成本。

根據本公開實施例的第一個方面，提供了一種鉆機機上余尺實時測量裝置，包括分離式超聲測距模塊和短邊測距模塊，所述分離式超聲測距模塊包括固定于主動鉆桿頂端的超聲發射單元以及固定于支架上的超聲接收單元；所述短邊測距模塊用于測量所述超聲接收單元與鉆機立軸之間的垂直距離；所述短邊測距模塊為一體式超聲測距裝置，且所述一體式超聲測距裝置與所述超聲接收單元固定為一體。

進一步的，所述超聲發射單元安裝在主動鉆桿頂端高壓水龍下部的非旋轉部位，所述超聲發射單元上設置有用于實時確定超聲收發線與垂直方向夾角的陀螺儀。

進一步的，所述超聲接收單元固定于支架上，所述支架包括三角架、可調高度柱以及活動懸臂，所述超聲接收單元固定于所述活動懸臂上，所述支架獨立于鉆機；所述活動懸臂固定于可調高度固定桿上，通過調整所述可調高度固定桿，所述超聲接收單元可進行高度調整。

進一步的，所述短邊測距模塊還可以為磁性頭卷尺，所述磁性頭卷尺的一端通過磁頭固定卡槽固定在所述超聲接收裝置上，另一端通過T型磁頭固定于所述鉆機的回轉器立軸上，所述T型磁頭通過設于卷尺端部的若干磁頭固定孔固定。