矿用随钻测量系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于煤矿地质勘探孔、瓦斯抽放孔等钻孔轨迹的跟踪监测设备，具体是一种矿用随钻测量系统。为了分析煤层出现的瓦斯抽放盲区，保障矿井安全高效的生产，一种矿用随钻测量系统，包括钻孔轨迹测量探管、轨迹测量数据处理主机和无磁钻具，钻孔轨迹测量探管安装在无磁钻具内，钻孔轨迹测量探管通过串口与轨迹测量数据处理主机连接，轨迹测量数据处理主机通过串口与地面计算机连接。本实用新型主要用于近水平定向钻孔施工过程中的随钻轨迹测，可随钻测量钻孔倾角、方位角、工具面等主要参数，最终测斜数据经计算机软件处理后,显示钻孔空间轨迹,供后续钻孔轨迹设计进行参考,解决抽放孔盲区。
【专利说明】
矿用随钻测量系统
技术领域
[0001]本实用新型属于煤矿地质勘探孔、瓦斯抽放孔等钻孔轨迹的跟踪监测设备，具体是一种矿用随钻测量系统。
【背景技术】
[0002]井下瓦斯事故是制约煤矿生产安全的主要原因。因此，国家制订了“先抽后采”的治理的方针，利用瓦斯抽放技术治理煤矿瓦斯。随钻测量系统可测量钻孔的空间坐标参数经计算机软件处理后，显示钻孔空间轨迹，供后续钻孔轨迹设计进行参考，以发现实际施工的钻孔轨迹与预先设计轨迹的偏差，有效分析煤层出现的瓦斯抽放盲区，保障矿井安全高效的生产。
【发明内容】
[0003]本实用新型为了分析煤层出现的瓦斯抽放盲区，保障矿井安全高效的生产，提供一种矿用随钻测量系统。
[0004]本实用新型采取以下技术方案:一种矿用随钻测量系统，包括钻孔轨迹测量探管、轨迹测量数据处理主机和无磁钻具，钻孔轨迹测量探管安装在无磁钻具内，钻孔轨迹测量探管通过串口与轨迹测量数据处理主机连接，轨迹测量数据处理主机通过串口与地面计算机连接。
[0005]所述的钻孔轨迹测量探管包括中央处理单元、磁通门传感器、重力加速度传感器、储存单元、时钟电路、通讯单元、电源模块以及电源，电源通过电源模块进行供电，中央处理单元分别与储存单元、通讯单元和时钟电路连接，加速度传感器依次与放大电路、滤波电路、模数转换单元和中央处理单元连接，磁通门传感器依次与放大电路、滤波电路、模数转换单元和中央处理单元连接。
[0006]所述的轨迹测量数据处理主机包括中央处理单元、通讯电路单元、LED显示电路、数据储存单元、电源模块及电源，电源通过电源模块进行供电，中央处理单元分别与实时时钟电路、LED显示电路、通讯电路单元和数据储存单元连接。
[0007]本实用新型主要用于近水平定向钻孔施工过程中的随钻轨迹测，可随钻测量钻孔倾角、方位角、工具面等主要参数，最终测斜数据经计算机软件处理后，显示钻孔空间轨迹，供后续钻孔轨迹设计进行参考，解决抽放孔盲区。其结构紧凑，性能稳定，体积小，重量轻，外形美观大方，操作使用简洁方便。适用于煤矿井下瓦斯抽放钻孔、放水孔、超前勘探孔等钻孔施工，同时可适用于地面勘探孔，煤层气开采水平分支井等钻孔施工。
【附图说明】
[0008]图1是钻孔轨迹测量探管原理图；
[0009]图2是轨迹测量数据处理主机原理图。
【具体实施方式】
[0010]一种矿用随钻测量系统，包括钻孔轨迹测量探管、轨迹测量数据处理主机和无磁钻具，钻孔轨迹测量探管安装在无磁钻具内，钻孔轨迹测量探管通过串口与轨迹测量数据处理主机连接，轨迹测量数据处理主机通过串口与地面计算机连接。
[0011]如图1所示，所述的钻孔轨迹测量探管包括中央处理单元、磁通门传感器、重力加速度传感器、储存单元、时钟电路、通讯单元、电源模块以及电源，电源通过电源模块进行供电，中央处理单元分别与储存单元、通讯单元和时钟电路连接，加速度传感器依次与放大电路、滤波电路、模数转换单元和中央处理单元连接，磁通门传感器依次与放大电路、滤波电路、模数转换单元和中央处理单元连接。
[0012]加速度传感器所返回的电压数值与探管的空间倾斜度相关，通过运用测量值与倾角的关系，可以计算出到倾角的数值。使用磁通门传感器，利用惠斯通电桥的原理来测量地磁场，通过使用温度补偿、坐标补偿等方法来提高测量精度。磁通门传感器所测得的电压值与测量探管的水平方位角位置相关，通过运用测量值与方位角的关系，可以计算出方位角的数值。数据存储在Flash芯片中，每次上电I分钟后，探管自动开始测量并存储数据，其存储周期为12秒，形成基于时间、倾角、方位角的数据，数据存储容量满足长时间工作的要求。探管带有航空插头，支持RS232通讯方式，能够与数据处理仪或上位机进行连接，用来对其进行操作。
[0013I 如图2所示，所述的轨迹测量数据处理主机包括中央处理单元、通讯电路单元、LED显示电路、数据储存单元、电源模块及电源，电源通过电源模块进行供电，中央处理单元分别与实时时钟电路、LED显示电路、通讯电路单元和数据储存单元连接。
[0014]轨迹测量数据处理主机由工人手持进行操作，与钻孔轨迹测量探管配套使用，一方面用来记录钻孔编号、钻孔编号及其对应的时间，另一方面用于对钻孔轨迹测量探管存储数据进行操作，从所有测量点中根据钻孔编号、钻杆编号获得有效测点。
[0015]轨迹测量数据处理主机通过按钮操作，能够记录钻孔编号、钻杆编号及安装每节钻杆所对应的时间，能删除或清空数据。钻进过程中，每安装一节新钻杆，需按下“采集”按钮记录;按下“删除”按钮可取消当前钻杆;若要开新钻孔，按下“新孔”按钮进入下一个钻孔施工，打开新的数据表。
[0016]与钻孔轨迹测量探管进行通讯，将钻孔轨迹测量探管存储数据中的有效测点提取出来，用时间作为指针，最终形成基于孔号、钻杆编号、倾角、方位角的数据库；“读取”按键可实现数据处理仪对钻孔轨迹测量探管数据的访问；“清空”按键可彻底清空钻孔轨迹测量探管中存储的数据；同时，轨迹测量数据处理主机能够与上位机进行通讯，将有效测点倒入轨迹绘制软件得到实际钻孔轨迹。
[0017]随钻测量系统工作时，为保证测量探管的无磁环境，需将探管安装在无磁钻杆内。钻进过程中，测量探管测量的钻孔轨迹的空间坐标参数以一定的周期存储在flash芯片中。在此同时测量主机通过按键操作来记录孔号、时间、钻杆编号等信息。完成钻孔后，将探管与主机相连接，主机即可访问探管中的测量点。以时间作为指针，主机可以找到与孔号、钻杆编号相对应的倾角、方位角，形成孔号、倾角、方位角数据表，得到有效测点。通过在地面上使用钻孔轨迹绘制软件，运用坐标变换，可以将有效测点转换为钻孔轨迹，并绘制钻孔的空间轨迹曲线，用于分析和参考。
【主权项】
1.一种矿用随钻测量系统，其特征在于:包括钻孔轨迹测量探管、轨迹测量数据处理主机和无磁钻具，钻孔轨迹测量探管安装在无磁钻具内，钻孔轨迹测量探管通过串口与轨迹测量数据处理主机连接，轨迹测量数据处理主机通过串口与地面计算机连接。2.根据权利要求1所述的矿用随钻测量系统，其特征在于:所述的钻孔轨迹测量探管包括中央处理单元、磁通门传感器、重力加速度传感器、储存单元、时钟电路、通讯单元、电源模块以及电源，电源通过电源模块进行供电，中央处理单元分别与储存单元、通讯单元和时钟电路连接，加速度传感器依次与放大电路、滤波电路、模数转换单元和中央处理单元连接，磁通门传感器依次与放大电路、滤波电路、模数转换单元和中央处理单元连接。3.根据权利要求1或2所述的矿用随钻测量系统，其特征在于:所述的轨迹测量数据处理主机包括中央处理单元、通讯电路单元、LED显示电路、数据储存单元、电源模块及电源，电源通过电源模块进行供电，中央处理单元分别与实时时钟电路、LED显示电路、通讯电路单元和数据储存单元连接。
【文档编号】E21B47/12GK205577979SQ201620255372
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】王婧琰, 赵旭东, 陈永峰, 张玉, 樊妮娜, 陈二伟, 唐辉辉, 郭媛媛
【申请人】山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司