[發明專利]一種鉆孔置入式地下空洞掃描裝置及方法

在審

• 申請號: 202011602382.7
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112780343A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 丁朋;付華;鄒宇杰;樓加丁;蘭盛;陳星宇
• 申請（專利權）人: 中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;G01V11/00
• 代理公司: 貴州派騰知識產權代理有限公司 52114
• 代理人: 宋妍麗

本發明提供了一種鉆孔置入式地下空洞掃描裝置，包括鉆孔；所述鉆孔中由絞車電纜吊裝探入井下探頭，井下探頭內裝有步進電機、激光測距模塊、聲吶測距模塊和三維電子羅盤。本發明還提供了一種鉆孔置入式地下空洞掃描方法。本發明同時集成了激光測距模塊和聲吶測距模塊，并能根據地下空洞內部是否充水自動切換到對應的掃描方式：無水環境下使用激光掃描，有水環境下使用聲納掃描，不論地下空洞內部充水與否均可使用，應用范圍得以拓展，可廣泛應用于地下巖溶測量、礦山采空區探測、空穴調查、工程空腔測量，廢棄礦井測量、橋洞測量等領域，市場前景廣闊，操作簡單、自動化、測量精度高。

技術領域

本發明涉及一種鉆孔置入式地下空洞掃描裝置及方法，屬于工程勘探技術領域。

背景技術

地下空洞探測對于填充工程施工中遇到的地下溶洞、消除地下采空區安全隱患、分析地質構造等具有重要意義。由于地下空洞具有隱蔽性和不確定性，通過地質鉆探進行探測，不僅成本高、效率低、局限性大、盲目性大，而且也難以調查出它們的大小、規模和分布范圍。電法、電磁法、地震勘探、層析成像等常規物探方法，僅僅適用于探測地下空洞的大致位置和分布范圍，無法精確測量出地下空洞的內部結構和規模。經查閱相關資料，國內外對地下空洞內部結構進行精確測量普遍采用激光掃描技術，但是激光對周圍環境要求嚴格，必須為無水環境，這是因為水對激光吸收顯著，導致激光在水中的探測距離非常有限。對于充水地下空洞內部結構的精確探測，個別項目使用了二維聲吶掃描技術，在單個掃描平面內取得直觀的掃描輪廓成果資料，最后利用二維掃描成果構建三維形態，但是聲音在空氣中傳播衰減很大，探測距離也非常有限，因此聲吶掃描技術不適用于無水環境。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種鉆孔置入式地下空洞掃描裝置及方法，該鉆孔置入式地下空洞掃描裝置及方法不論地下空洞內部充水與否均可使用，應用范圍得以拓展，可廣泛應用于地下巖溶測量、礦山采空區探測、空穴調查、工程空腔測量，廢棄礦井測量、橋洞測量等領域。

本發明通過以下技術方案得以實現。

本發明提供的一種鉆孔置入式地下空洞掃描裝置，包括鉆孔；所述鉆孔中由絞車電纜吊裝探入井下探頭，井下探頭內裝有激光測距模塊、聲吶測距模塊和三維電子羅盤。

所述井下探頭內置控制器，控制器通過通信接口連接控制激光測距模塊、聲吶測距模塊和三維電子羅盤。

所述井下探頭內還裝有步進電機用于使激光測距模塊、聲吶測距模塊和三維電子羅盤一并轉動。

所述步進電機帶動激光測距模塊、聲吶測距模塊和三維電子羅盤水平轉動。

所述控制器通過獨立通信接口連接通信于地面采集主機。

所述地面采集主機核心采用微處理器。

所述井下探頭中控制器還通過環境感知電路后端連接環境感知電路前端。

本發明還提供的一種鉆孔置入式地下空洞掃描方法；包含如下步驟：

①設備準備：通過絞車電纜將井下探頭置入鉆孔；

②掃描斷面：通過控制井下探頭中激光測距模塊或聲吶測距模塊對鉆孔的一斷面進行掃描；

③重復：判斷斷面數據是否完整，如否則移動井下探頭后重復步驟②，直至鉆孔所有斷面數據完整。

所述斷面為橫向水平斷面。

所述步驟②中，有水環境使用聲吶測距模塊，無水環境使用激光測距模塊。