钻孔成像仪居中装置的制作方法

本发明属于钻孔成像探测设备技术领域，特别是涉及一种钻孔成像仪居中装置。

背景技术：

人类社会的高速发展将地表的矿产资源消耗殆尽，深部成为了人类攫取矿产资源的战场。深部复杂的地质条件给人们安全高效回采矿产资源带来了挑战，而岩石中的节理裂隙则是造成深部地质条件复杂化的重要因素之一。节理裂隙是由于地质构造作用或者人类工程扰动造成了岩石内部的不联系面，是地下工程灾害的一个重要诱因。在高地应力、高渗透压或者一定程度的外部工程扰动条件下，巷道或者采空区的顶板失稳、边帮片落以及岩爆灾害往往都离不开节理裂隙的作用。此外节理裂隙的存在也常常为矿井突水、瓦斯突出等灾害的发生提供了通道。因此，探明岩石中的节理裂隙构造对于地下矿产资源的开采具有重要意义。

钻孔成像仪因为能够直观地检测围岩中的节理裂隙而广泛应用于地下矿山的节理裂隙调查中。其原理是采用钻孔探头对钻孔孔壁反射图像进行全景高清摄制，再对其进行反演及节理裂隙重构。然而，在现有的的钻孔成像装置仍然存在诸多不足：

1.对于垂直的上向或者下向钻孔，采用钻孔成像装置对其进行钻孔成像时，由于钻孔孔径大于钻孔成像探头的直径，上推或者下放的探头容易发生摇晃或转动，这会导致所成图像模糊不清，甚至损坏成像探头。

2.由于难以控制钻孔成像探头或者钻孔偏斜等原因，成像探头难以放置在钻孔的中间部位，也就是不能将成像探头居中，这造成了摄像头两侧的孔壁的光线明暗不一，影响全景成像的清晰度。

3.受钻孔内部的钻屑、节理裂隙、破碎带等障碍物或者不良构造影响，在推动探头推杆及钻孔成像探头时将给成像探头带来幅度不一的振动，这会导致全景图的模糊，严重影响成像质量。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种能够保证钻孔成像仪在各种钻孔中均能严格居中的装置。

本发明提供的这种钻孔成像仪居中装置，它包括探头推杆和维稳组件；探头推杆包括可拆卸连接的维稳段和加长段，维稳段上沿周向均布有多个加压座，维稳段内设加压管，加压管包括轴向段和径向段，各径向段相互并联、内端与轴向段连通、外端与加压座连通；维稳组件包缸套、活塞和滚轮机构，缸套的两端均为开口，滚轮机构安装于活塞上能够随活塞共同沿缸套轴向滑动，缸套的内端与加压座连通，充气后、活塞外移至滚轮机构与钻孔孔壁接触。

在一个具体实施方式中，所述维稳段为圆柱段，其头部设有螺纹头、末端设有螺纹孔，维稳段的头部与钻孔成像仪螺纹连接，末端与加长段螺纹连接。

作为优选，在所述维稳段上沿周向均布有四个加压座，加压座的内壁设有螺纹。

相应的，所述缸套为圆柱型套，其内设阶梯孔，小径段的外壁上设有螺纹，大径段的端部内设限位凸；缸套与加压座螺纹连接使阶梯孔与加压管连通。

作为优选，所述活塞为橡胶制圆盘，其直径匹配于所述大径段的内径。

在一个具体实施方式中，所述滚轮机构包括滚轮和轮架；轮架为整体架，包括托板和一对立板，托板的直径匹配于所述大径段的内径，两立板并列布置于托板上；滚轮包括轮轴和橡胶制的轮盘，轮盘同轴布置于轮轴外，轮轴的两端穿过轮盘后分别于对应的立板相连。

为了提高稳定度，所述滚轮机构与所述活塞之间设置有弹簧，弹簧的一端与活塞固接，另一端为自由端与托板接触。

在一个具体实施方式中，所述加长段为圆柱段，其一端设有螺纹头、另一端设有螺纹孔，轴向中心设有贯通的充气管，加长段首尾相连，首端与维稳段相连，末端伸至钻孔外用以输入气体和手持推动。

进一步的，所述探头推杆的材料为橡胶。

本发明在使用时，通过探头推杆向各维稳组件内充气加压，使滚轮机构沿轴向外移至与钻孔的孔壁接触，从而能够保证钻孔成像仪严格居中。通过调节加压管和缸套内的气压，进而同时、等量地控制各个滚轮机构的进程与回程，以调整滚轮机构中的滚轮与孔壁的接触，从而得以保证无论在何种钻孔中，钻孔成像仪均能严格居中。

附图说明

图1为本发明一个优选实施例的使用状态示意图。

图2为本优选实施例的侧视放大示意图。

图3为本优选实施例中维稳组件的剖视放大示意图。

图示序号：

1—探头推杆，11—维稳段，12—加长段，13—加压座；

2—维稳组件，21—缸套，22—活塞，23—滚轮机构、231—滚轮、232—轮架，24—弹簧；

3—钻孔成像仪；

4—加压管；

5—充气管。

具体实施方式

如图1所示，本实施例公开的这种钻孔成像仪居中装置，它包括探头推杆1和维稳组件2。

如图1、图2所示，探头推杆1采用橡胶材料制成，可以小幅弯曲，它包括维稳段11和加长段12，维稳段11的头部与钻孔成像仪3相连、尾部与加长段12相连。

维稳段11为圆柱段，其头部设有螺纹头、末端设有螺纹孔，其外沿周向均布有四个加压座13，其内加压管4，加压管包括轴向段和径向段，各径向段相互并联、内端与轴向段连通、外端与加压座连通；维稳段的头部与钻孔成像仪螺纹连接，末端与加长段螺纹连接。

加长段12为圆柱段，其一端设有螺纹头、另一端设有螺纹孔，轴向中心设有贯通的充气管5，加长段首尾相连，首端与维稳段相连，末端伸至钻孔外用以输入气体和手持推动。

在使用时根据不同的钻孔深度选用对应数量的加长段，并将各加长段依次相连后与维稳段相连即可。

如图2所示，维稳组件2有四个，分别螺纹连接于相应的加压座13上。维稳组件2包缸套21、活塞22和滚轮机构23。

如图3所示，缸套21为钢质圆柱型套，其内设阶梯孔，小径段的外壁上设有螺纹，大径段的端部内设限位凸；缸套与加压座螺纹连接使阶梯孔与加压管连通。活塞22为橡胶材质的圆盘，活塞的直径与缸套的内径相等，同轴布置于缸套内，以隔绝缸套两端的气体流动，并且能在缸套内自由滑动。滚轮机构23包括滚轮231和轮架232；滚轮231为橡胶材质的实心滚轮，其轴向中心设有轮轴；轮架232为钢质整体架，包括托板和一对立板，托板的直径匹配于大径段的内径，两立板并列布置于托板上；滚轮以其轮轴分别与立板相连。滚轮机构通过弹簧24与活塞相连，弹簧为钢质圆柱形压缩弹簧，其外径略小于缸套的内径，弹簧一端固定在活塞上，另一端为自由端，作用在轮架上，得以减少钻孔成像仪在不平整钻孔孔壁上推进带来的振动。

本发明投入使用时，首先将钻孔成像仪和探头推杆相连，装配完成后放入待测钻孔中，然后再向加压管压入空气，直至滚轮与孔壁挤压接触，保持成像探头居中后，即可向孔内稳定推动。

相较于现有产品而言本发明：通过在探头推杆外安装个轴心对称的维稳组件，以两种方式保证居中器与孔壁的接触，一是根据钻孔孔径的大小，选择合适直径的滚轮，使他们相匹配；二是通过调节加压管和缸套内的气压，进而同时、等量地控制各个滚轮的进程与回程，以调整滚轮与孔壁的接触；使得成像探头孔成像仪严格居中。此外，由于缸套内的轮架和活塞之间放置有钢质的弹簧，在遇到钻屑、节理裂隙、破碎带等障碍物，可以减少钻孔成像仪在在孔壁上推进带来的振动，保证钻孔成像质量。