煤礦井下鉆孔無線隨鉆軌跡和孔深測量裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種煤礦井下鉆孔無線隨鉆軌跡和孔深測量裝置，它包括現(xiàn)場主機、鉆桿、第一無磁鉆桿、第二無磁鉆桿、第三無磁鉆桿、鉆頭、鉆機、設置在第二無磁鉆桿中的探頭、第一應力波信號發(fā)射器和第一應力波信號接收器，現(xiàn)場主機連接第一應力波信號發(fā)射器和第一應力波信號接收器；探頭包括探頭殼體、設置在探頭殼體內的第二應力波信號發(fā)射器、第二應力波信號發(fā)射器驅動模塊、第二應力波信號接收器、第二應力波信號處理模塊、單片機和三維羅盤，第一應力波信號發(fā)射器與第二應力波信號接收器無線通信，第一應力波信號接收器與第二應力波信號發(fā)射器無線通信。本發(fā)明可在鉆孔鉆進過程中進行隨鉆鉆孔方向、傾角和孔深的測量。
【專利說明】煤礦井下鉆孔無線隨鉆軌跡和孔深測量裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及煤礦井下鉆孔隨鉆測量【技術領域】，具體地指一種煤礦井下鉆孔無線隨 鉆軌跡和孔深測量裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 煤礦井下鉆孔軌跡和孔深測量是煤礦探放水孔（用于探測前方有無隱藏的水體， 若有就抽放出來）和抽瓦斯孔施工質量檢查的重要工作，是保障煤礦安全的重要手段。傳 統(tǒng)的鉆孔軌跡測量是等鉆孔鉆好后，拔出鉆桿，再將軌跡測量探頭推入孔中，但由于煤礦都 是軟巖，極易塌孔堵塞，致使測量探頭不能推進，造成鉆孔軌跡無法測量。傳統(tǒng)的鉆孔深度 檢測方式是利用拔鉆桿時數(shù)鉆桿數(shù)量來計算鉆孔的深度，而對于較深的孔需要鉆孔的時間 較長，技術人員往往容易遺忘放入鉆孔中的鉆桿的個數(shù)，造成鉆孔深度無法準確獲得。一些 采用定向鉆機進行鉆孔的煤礦，雖然可以實現(xiàn)鉆孔軌跡隨鉆測量，但定向鉆機價格昂貴，還 需配合使用專用的通纜鉆桿，同時也不能進行鉆孔深度測量，因此，定向鉆機也無法在煤礦 廣泛推廣應用。另外，石油鉆井用的泥漿液傳遞測井技術，因煤礦井下鉆孔均為水平孔或傾 角較小的孔而無法應用。
[0003] 參考文獻：《檢測技術及鉆井儀表》P198頁2009年、中國地質大學出版社，鄢泰寧 著，介紹了上述隨鉆測量技術。
【發(fā)明內容】
[0004] 本發(fā)明的目的就是要提供一種煤礦井下鉆孔無線隨鉆軌跡和孔深測量裝置及方 法，該設備和方法可對煤礦井下探放水孔、瓦斯抽放孔和地質孔等，在鉆孔鉆進過程中進行 隨鉆鉆孔方向、傾角和孔深的測量。
[0005] 為實現(xiàn)此目的，本發(fā)明所設計的煤礦井下鉆孔無線隨鉆軌跡和孔深測量裝置，其 特征在于：它包括現(xiàn)場主機、鉆桿、第一無磁鉆桿、第二無磁鉆桿、第三無磁鉆桿、鉆頭、驅動 鉆桿的鉆機、設置在第二無磁鉆桿中的探頭、設置在鉆桿尾端的第一應力波信號發(fā)射器和 第一應力波信號接收器，其中，所述第一無磁鉆桿的尾端與鉆桿的頭端螺紋連接，第二無磁 鉆桿的尾端與第一無磁鉆桿的頭端螺紋連接，第三無磁鉆桿的尾端與第二無磁鉆桿的頭端 螺紋連接，三無磁鉆桿的頭端設有鉆頭，所述現(xiàn)場主機的信號輸出端連接第一應力波信號 發(fā)射器的信號輸入端，現(xiàn)場主機的信號輸入端連接第一應力波信號接收器的信號輸出端； [0006] 所述探頭包括探頭殼體、設置在探頭殼體內的第二應力波信號發(fā)射器、第二應力 波信號發(fā)射器驅動模塊、第二應力波信號接收器、第二應力波信號處理模塊、單片機和三維 羅盤，三維羅盤的數(shù)據(jù)通信端連接單片機的數(shù)據(jù)通信端，單片機的信號輸出端通過第二應 力波信號發(fā)射器驅動模塊連接第二應力波信號發(fā)射器的控制信號通信端，單片機的信號輸 入端通過第二應力波信號處理模塊連接第二應力波信號接收器的控制信號通信端；
[0007] 所述第一應力波信號發(fā)射器能與第二應力波信號接收器之間進行無線通信，第一 應力波信號接收器能與第二應力波信號發(fā)射器之間進行無線通信。
[0008] -種利用上述煤礦井下鉆孔無線隨鉆軌跡和孔深測量裝置進行隨鉆軌跡和孔深 測量的方法，它包括如下步驟：
[0009] 步驟1 :控制由鉆桿、第一無磁鉆桿、第二無磁鉆桿、第三無磁鉆桿和鉆頭構成的 鉆孔機構在鉆孔內鉆進一個深度；
[0010] 步驟2 :現(xiàn)場主機通過第一應力波信號發(fā)射器向所述鉆孔機構發(fā)射應力波信號；
[0011] 步驟3 :探頭的第二應力波信號接收器接收上述應力波信號，并將該應力波信號 發(fā)送到探頭的第二應力波信號處理模塊，第二應力波信號處理模塊對該應力波信號進行濾 波、放大和模數(shù)轉換處理，并將處理后的應力波數(shù)字信號傳送給探頭的單片機，單片機接收 到應力波數(shù)字信號后，控制探頭的三維羅盤工作；
[0012] 步驟4:所述三維羅盤感應得到此時鉆孔的方向和傾角數(shù)據(jù)，并將該方向和傾角 數(shù)據(jù)返回給單片機；
[0013] 步驟5 :單片機將此時鉆孔的方向和傾角數(shù)據(jù)編碼入反饋應力波信號中，并依次 通過第二應力波信號發(fā)射器驅動模塊和第二應力波信號發(fā)射器向第一應力波信號接收器 發(fā)射；
[0014] 步驟6 :所述第一應力波信號接收器接收到上述反饋應力波信號，并將該反饋應 力波信號發(fā)送到現(xiàn)場主機的第一應力波信號處理模塊，第一應力波信號處理模塊對該反饋 應力波信號進行濾波、放大和模數(shù)轉換處理，并將處理后的反饋應力波數(shù)字信號傳送給現(xiàn) 場主機的中央處理器；
[0015] 步驟7 :現(xiàn)場主機的中央處理器從反饋應力波數(shù)字中解碼出鉆孔的方向和傾角數(shù) 據(jù)，現(xiàn)場主機的中央處理器通過第二應力波信號發(fā)射器發(fā)射反饋應力波信號與第一應力波 信號接收器接收反饋應力波信號的時間之差，求出第一應力波信號接收器與第二應力波信 號發(fā)射器之間的距離，所述第一應力波信號接收器與第二應力波信號發(fā)射器之間的距離加 上第二無磁鉆桿和第三無磁鉆桿以及鉆頭的長度再減去位于鉆孔外的鉆桿尾部的長度，即 得到了鉆孔的深度；
[0016] 步驟8 :現(xiàn)場主機的中央處理器將上述得到的鉆孔的方向和傾角數(shù)據(jù)以及鉆孔的 深度發(fā)送給現(xiàn)場主機的人機交互設備進行顯示；
[0017] 步驟9 :隨著鉆孔不斷鉆進的過程中，每隔一定深度距離重復步驟2至步驟8的操 作，現(xiàn)場主機的中央處理器通過不同孔深對應的鉆孔的方向和傾角數(shù)據(jù)得到鉆孔過程中的 鉆孔軌跡和實時孔深；
[0018] 步驟10 :現(xiàn)場主機的中央處理器將鉆孔過程中的鉆孔軌跡和實時孔深發(fā)送給現(xiàn) 場主機的人機交互設備進行顯示。
[0019] 應用本發(fā)明可以實現(xiàn)煤礦井下鉆孔在鉆進過程中對鉆孔的軌跡和深度進行隨鉆 測量相比于現(xiàn)有的煤礦井下鉆孔軌跡和孔深測量設備及方法，本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn) 在：
[0020] (1)采用本發(fā)明，將探頭安裝于鉆孔鉆進的無磁鉆桿中，可實現(xiàn)實時鉆孔的軌跡和 深度的同時測量，對普通鉆機和鉆桿的結構無任何改變。同時，不存在【背景技術】中指出的傳 統(tǒng)煤礦井下鉆孔軌跡測量方法會出現(xiàn)的塌孔問題。并且本發(fā)明與專業(yè)的定向鉆機相比具有 結構簡單，測量成本較低的優(yōu)點，且還能進行專業(yè)定向鉆機不能測量的鉆孔深度測量。
[0021] (2)本發(fā)明實現(xiàn)了鉆孔深度的實時測量，克服了傳統(tǒng)靠讀取鉆桿數(shù)量來計量鉆孔 孔深時，由鉆桿數(shù)量讀取不準確所造成的孔深測量結果不準確的問題。利用本發(fā)明準確得 到鉆孔的軌跡和深度，有利于技術人員準確掌握鉆孔的施工質量和要求是否達到設計要 求，為煤礦的安全管理提供保障。
[0022] (3)采用本發(fā)明可以實現(xiàn)現(xiàn)場主機探測時實時顯示測量結果，自動分析成圖并進 行預報，無需復雜的人工數(shù)據(jù)分析和處理階段。因此，本發(fā)明的裝置具備可操作性、有效性 和實用性等優(yōu)點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明的結構示意圖；
[0024] 圖2為本發(fā)明中現(xiàn)場主機、第一應力波信號發(fā)射器和第一應力波信號接收器部分 的結構框圖；
[0025] 圖3為本發(fā)明中探頭的結構框圖；
[0026] 其中，1 一現(xiàn)場主機、1. 1 一系統(tǒng)總線、1.2 -中央處理器、1.3-存儲器、1.4 一人機 交互設備、1. 5-USB通信接口、1. 6-第一應力波信號發(fā)射器驅動模塊、L 7-第一應力波信 號處理模塊、2-探頭、2. 1-探頭殼體、2. 2-第二應力波彳目號發(fā)射器、2. 3-第二應力波/[目 號發(fā)射器驅動模塊、2. 4-第二應力波信號接收器、2. 5-第二應力波信號處理模塊、2. 6- 單片機、2. 7-三維羅盤、3-鉆桿、4一第一應力波信號發(fā)射器、5-第一應力波信號接收器、 6一第一無磁鉆桿、7-鉆機、8-鉆孔、9 一第二無磁鉆桿、10-第二無磁鉆桿、11 一鉆頭。
【具體實施方式】
[0027] 以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明：
[0028] 如圖1?3所示的煤礦井下鉆孔無線隨鉆軌跡和孔深測量裝置，它包括現(xiàn)場主機 1、 鉆桿3、第一無磁鉆桿6、第二無磁鉆桿9、第三無磁鉆桿10、鉆頭11、驅動鉆桿3的鉆機 7、設置在第二無磁鉆桿9中的探頭2、設置在鉆桿3尾端的第一應力波信號發(fā)射器4和第一 應力波信號接收器5,其中，所述第一無磁鉆桿6的尾端與鉆桿3的頭端螺紋連接，第二無磁 鉆桿9的尾端與第一無磁鉆桿6的頭端螺紋連接，第三無磁鉆桿10的尾端與第二無磁鉆桿 9的頭端螺紋連接，三無磁鉆桿10的頭端設有鉆頭11，所述現(xiàn)場主機1的信號輸出端連接 第一應力波信號發(fā)射器4的信號輸入端，現(xiàn)場主機1的信號輸入端連接第一應力波信號接 收器5的信號輸出端；
[0029] 所述探頭2包括探頭殼體2. 1、設置在探頭殼體2. 1內的第二應力波信號發(fā)射器 2. 2、第二應力波信號發(fā)射器驅動模塊2. 3、第二應力波信號接收器2. 4、第二應力波信號處 理模塊2. 5、單片機2. 6和三維羅盤2. 7,三維羅盤2. 7的數(shù)據(jù)通信端連接單片機2. 6的數(shù) 據(jù)通信端，單片機2. 6的信號輸出端通過第二應力波信號發(fā)射器驅動模塊2. 3連接第二應 力波信號發(fā)射器2. 2的控制信號通信端，單片機2. 6的信號輸入端通過第二應力波信號處 理模塊2. 5連接第二應力波信號接收器2. 4的控制信號通信端，上述三維羅盤2. 7用于感 應鉆孔8的方向和傾角數(shù)據(jù)；
[0030] 所述第一應力波信號發(fā)射器4能與第二應力波信號接收器2. 4之間進行無線通信 (傳遞應力信號），第一應力波信號接收器5能與第二應力波信號發(fā)射器2. 2之間進行無線 通信（傳遞反饋應力波信號）。
[0031] 上述技術方案中，第一無磁鉆桿6和第三無磁鉆桿10分別用于隔離鉆桿3和鉆頭 11的鐵磁場干擾，減小探頭2內發(fā)射和接收的信號受到的干擾。所述第一無磁鉆桿6和第 三無磁鉆桿10選用鈦合金或銅等無磁材料制成。
[0032] 上述技術方案中，所述現(xiàn)場主機1包括系統(tǒng)總線1. 1、中央處理器1.2、存儲器1.3、 人機交互設備1. 4、USB (Universal Serial Bus，通用串行總線）通信接口 1.5、第一應力波 信號發(fā)射器驅動模塊1. 6和第一應力波信號處理模塊1. 7,其中，所述中央處理器1. 2、存儲 器1. 3、人機交互設備1. 4、USB通信接口 1. 5、第一應力波信號發(fā)射器驅動模塊1. 6和第一 應力波信號處理模塊1. 7的數(shù)據(jù)通信端分別接入系統(tǒng)總線1. 1，第一應力波信號發(fā)射器驅 動模塊1. 6的信號輸出端為現(xiàn)場主機1的信號輸出端，第一應力波信號處理模塊1. 7的信 號輸入端為現(xiàn)場主機1的信號輸入端。上述人機交互設備1. 4包括觸摸屏、顯示屏和光電 旋鈕（相當于電腦鼠標）。上述存儲器1. 3用于將得到的鉆孔8的方向和傾角數(shù)據(jù)以及鉆 孔的軌跡和實時孔深數(shù)據(jù)進行存儲。上述USB通信接口 1.5用于實現(xiàn)本發(fā)明的現(xiàn)場主機1 與外圍設備之間的數(shù)據(jù)通信。
[0033] 上述技術方案中，所述第一應力波信號發(fā)射器4的信號輸出端朝向鉆桿3的頭端 設置，第一應力波信號接收器5的信號接收端也朝向鉆桿3的頭端設置，所述第二應力波信 號發(fā)射器2. 2的信號輸出端朝向鉆桿3的尾端設置，第二應力波信號接收器2. 4的信號接 收端也朝向鉆桿3的尾端設置。
[0034] 上述技術方案中，所述探頭殼體2. 1外壁與第二無磁鉆桿9內壁固定連接。保證 探頭2與第二無磁鉆桿9同步運動。
[0035] 上述技術方案中，所述第一應力波信號處理模塊L 7和第二應力波信號處理模塊 2. 5用于對應力波信號進行濾波、放大和模數(shù)轉換處理。
[0036] 上述技術方案中，所述第二應力波信號發(fā)射器2. 2和第二應力波信號接收器2. 4 均位于第二無磁鉆桿9的尾端。
[0037] 上述技術方案中，第一應力波信號發(fā)射器4和第二應力波信號接收器2. 4均由超 磁致伸縮材料做成，它能發(fā)射出較大功率的應力波。
[0038] 上述技術方案中所述的各個設備本身均為成熟的現(xiàn)有設備。
[0039] 一種利用上述煤礦井下鉆孔無線隨鉆軌跡和孔深測量裝置進行隨鉆軌跡和孔深 測量的方法，它包括如下步驟：
[0040] 步驟1 :控制由鉆桿3、第一無磁鉆桿6、第二無磁鉆桿9、第三無磁鉆桿10和鉆頭 11構成的鉆孔機構在鉆孔8 (該鉆孔8可以為煤礦井下探放水孔或瓦斯抽放孔或地質孔） 內鉆進一個深度；
[0041] 步驟2 :現(xiàn)場主機1通過第一應力波信號發(fā)射器4向所述鉆孔機構發(fā)射應力波信 號；
[0042] 步驟3 :探頭2的第二應力波信號接收器2. 4接收上述應力波信號，并將該應力波 信號發(fā)送到探頭2的第二應力波信號處理模塊2. 5,第二應力波信號處理模塊2. 5對該應力 波信號進行濾波、放大和模數(shù)轉換處理，并將處理后的應力波數(shù)字信號傳送給探頭2的單 片機2. 6,單片機2. 6接收到應力波數(shù)字信號后，控制探頭2的三維羅盤2. 7工作；
[0043] 步驟4 :所述三維羅盤2. 7感應得到此時鉆孔8的方向和傾角數(shù)據(jù)，并將該方向和 傾角數(shù)據(jù)返回給單片機2. 6;
[0044] 步驟5 :單片機2. 6將此時鉆孔8的方向和傾角數(shù)據(jù)編碼入反饋應力波信號中，并 依次通過第二應力波信號發(fā)射器驅動模塊2. 3和第二應力波信號發(fā)射器2. 2向第一應力波 信號接收器5發(fā)射；
[0045] 步驟6 :所述第一應力波信號接收器5接收到上述反饋應力波信號，并將該反饋應 力波信號發(fā)送到現(xiàn)場主機1的第一應力波信號處理模塊1. 7,第一應力波信號處理模塊1. 7 對該反饋應力波信號進行濾波、放大和模數(shù)轉換處理，并將處理后的反饋應力波數(shù)字信號 傳送給現(xiàn)場主機1的中央處理器1. 2 ;
[0046] 步驟7 :現(xiàn)場主機1的中央處理器1. 2從反饋應力波數(shù)字中解碼出鉆孔8的方向 和傾角數(shù)據(jù)，現(xiàn)場主機1的中央處理器1. 2通過第二應力波信號發(fā)射器2. 2發(fā)射反饋應力 波信號與第一應力波信號接收器5接收反饋應力波信號的時間之差，求出第一應力波信號 接收器5與第二應力波信號發(fā)射器2. 2之間的距離，所述第一應力波信號接收器5與第二 應力波信號發(fā)射器2. 2之間的距離加上第二無磁鉆桿9和第三無磁鉆桿10以及鉆頭11的 長度再減去位于鉆孔8外的鉆桿3尾部的長度，即得到了鉆孔8的深度；
[0047] 步驟8 :現(xiàn)場主機1的中央處理器1. 2將上述得到的鉆孔8的方向和傾角數(shù)據(jù)以 及鉆孔8的深度發(fā)送給現(xiàn)場主機1的人機交互設備1. 4進行顯示；
[0048] 步驟9 :隨著鉆孔8不斷鉆進的過程中，每隔一定深度距離重復步驟2至步驟8的 操作，現(xiàn)場主機1的中央處理器1. 2通過不同孔深對應的鉆孔8的方向和傾角數(shù)據(jù)得到鉆 孔過程中的鉆孔軌跡和實時孔深；
[0049] 步驟10 :現(xiàn)場主機1的中央處理器1. 2將鉆孔過程中的鉆孔軌跡和實時孔深發(fā)送 給現(xiàn)場主機1的人機交互設備1. 4進行顯示。
[0050] 本說明書未作詳細描述的內容屬于本領域專業(yè)技術人員公知的現(xiàn)有技術。
【權利要求】
1. 一種煤礦井下鉆孔無線隨鉆軌跡和孔深測量裝置，其特征在于：它包括現(xiàn)場主機 (1)、鉆桿（3)、第一無磁鉆桿（6)、第二無磁鉆桿（9)、第三無磁鉆桿（10)、鉆頭（11)、驅動鉆 桿⑶的鉆機（7)、設置在第二無磁鉆桿（9)中的探頭（2)、設置在鉆桿（3)尾端的第一應 力波信號發(fā)射器（4)和第一應力波信號接收器（5)，其中，所述第一無磁鉆桿（6)的尾端與 鉆桿（3)的頭端螺紋連接，第二無磁鉆桿（9)的尾端與第一無磁鉆桿（6)的頭端螺紋連接， 第三無磁鉆桿（10)的尾端與第二無磁鉆桿（9)的頭端螺紋連接，三無磁鉆桿（10)的頭端 設有鉆頭（11)，所述現(xiàn)場主機（1)的信號輸出端連接第一應力波信號發(fā)射器（4)的信號輸 入端，現(xiàn)場主機（1)的信號輸入端連接第一應力波信號接收器（5)的信號輸出端； 所述探頭（2)包括探頭殼體（2. 1)、設置在探頭殼體（2. 1)內的第二應力波信號發(fā)射 器（2. 2)、第二應力波信號發(fā)射器驅動模塊（2. 3)、第二應力波信號接收器（2. 4)、第二應力 波信號處理模塊（2. 5)、單片機（2. 6)和三維羅盤（2. 7)，三維羅盤（2. 7)的數(shù)據(jù)通信端連 接單片機（2.6)的數(shù)據(jù)通信端，單片機（2.6)的信號輸出端通過第二應力波信號發(fā)射器驅 動模塊（2.3)連接第二應力波信號發(fā)射器（2.2)的控制信號通信端，單片機（2.6)的信號 輸入端通過第二應力波信號處理模塊（2. 5)連接第二應力波信號接收器（2. 4)的控制信號 通信端； 所述第一應力波信號發(fā)射器（4)能與第二應力波信號接收器（2.4)之間進行無線通 信，第一應力波信號接收器（5)能與第二應力波信號發(fā)射器（2.2)之間進行無線通信。
2. 根據(jù)權利要求1所述的煤礦井下鉆孔無線隨鉆軌跡和孔深測量裝置，其特征在于： 所述現(xiàn)場主機（1)包括系統(tǒng)總線（1.1)、中央處理器（1.2)、存儲器（1.3)、人機交互設備 (1. 4)、USB通信接口（1. 5)、第一應力波信號發(fā)射器驅動模塊（1. 6)和第一應力波信號處理 模塊（1.7)，其中，所述中央處理器（1.2)、存儲器（1.3)、人機交互設備（1.4)、USB通信接 口（1.5)、第一應力波信號發(fā)射器驅動模塊（1.6)和第一應力波信號處理模塊（1.7)的數(shù) 據(jù)通信端分別接入系統(tǒng)總線（1.1)，第一應力波信號發(fā)射器驅動模塊（1.6)的信號輸出端 為現(xiàn)場主機（1)的信號輸出端，第一應力波信號處理模塊（1.7)的信號輸入端為現(xiàn)場主機 (1)的信號輸入端。
3. 根據(jù)權利要求1所述的煤礦井下鉆孔無線隨鉆軌跡和孔深測量裝置，其特征在于： 所述第一應力波信號發(fā)射器（4)的信號輸出端朝向鉆桿（3)的頭端設置，第一應力波信號 接收器（5)的信號接收端也朝向鉆桿（3)的頭端設置，所述第二應力波信號發(fā)射器（2.2) 的信號輸出端朝向鉆桿（3)的尾端設置，第二應力波信號接收器（2.4)的信號接收端也朝 向鉆桿⑶的尾端設置。
4. 根據(jù)權利要求1所述的煤礦井下鉆孔無線隨鉆軌跡和孔深測量裝置，其特征在于： 所述探頭殼體（2. 1)外壁與第二無磁鉆桿（9)內壁固定連接。
5. 根據(jù)權利要求2所述的煤礦井下鉆孔無線隨鉆軌跡和孔深測量裝置，其特征在于： 所述第一應力波信號處理模塊（1. 7)和第二應力波信號處理模塊（2. 5)用于對應力波信號 進行濾波、放大和模數(shù)轉換處理。
6. 根據(jù)權利要求1所述的煤礦井下鉆孔無線隨鉆軌跡和孔深測量裝置，其特征在于： 所述第二應力波信號發(fā)射器（2.2)和第二應力波信號接收器（2.4)均位于第二無磁鉆桿 (9)的尾端。
7. -種利用權利要求1所述煤礦井下鉆孔無線隨鉆軌跡和孔深測量裝置進行隨鉆軌 跡和孔深測量的方法，其特征在于，它包括如下步驟： 步驟1 :控制由鉆桿（3)、第一無磁鉆桿（6)、第二無磁鉆桿（9)、第三無磁鉆桿（10)和 鉆頭（11)構成的鉆孔機構在鉆孔（8)內鉆進一個深度； 步驟2 :現(xiàn)場主機（1)通過第一應力波信號發(fā)射器（4)向所述鉆孔機構發(fā)射應力波信 號； 步驟3 :探頭（2)的第二應力波信號接收器（2.4)接收上述應力波信號，并將該應力波 信號發(fā)送到探頭（2)的第二應力波信號處理模塊（2. 5)，第二應力波信號處理模塊（2.5) 對該應力波信號進行濾波、放大和模數(shù)轉換處理，并將處理后的應力波數(shù)字信號傳送給探 頭（2)的單片機（2. 6)，單片機（2.6)接收到應力波數(shù)字信號后，控制探頭（2)的三維羅盤 (2. 7)工作； 步驟4 :所述三維羅盤（2. 7)感應得到此時鉆孔（8)的方向和傾角數(shù)據(jù)，并將該方向和 傾角數(shù)據(jù)返回給單片機（2.6); 步驟5 :單片機（2.6)將此時鉆孔（8)的方向和傾角數(shù)據(jù)編碼入反饋應力波信號中，并 依次通過第二應力波信號發(fā)射器驅動模塊（2. 3)和第二應力波信號發(fā)射器（2. 2)向第一應 力波信號接收器（5)發(fā)射； 步驟6 :所述第一應力波信號接收器（5)接收到上述反饋應力波信號，并將該反饋應力 波信號發(fā)送到現(xiàn)場主機（1)的第一應力波信號處理模塊（1.7)，第一應力波信號處理模塊 (1. 7)對該反饋應力波信號進行濾波、放大和模數(shù)轉換處理，并將處理后的反饋應力波數(shù)字 信號傳送給現(xiàn)場主機（1)的中央處理器（1.2); 步驟7 :現(xiàn)場主機（1)的中央處理器（1. 2)從反饋應力波數(shù)字中解碼出鉆孔（8)的方 向和傾角數(shù)據(jù)，現(xiàn)場主機（1)的中央處理器（1.2)通過第二應力波信號發(fā)射器（2.2)發(fā)射 反饋應力波信號與第一應力波信號接收器（5)接收反饋應力波信號的時間之差，求出第一 應力波信號接收器（5)與第二應力波信號發(fā)射器（2.2)之間的距離，所述第一應力波信號 接收器（5)與第二應力波信號發(fā)射器（2. 2)之間的距離加上第二無磁鉆桿（9)和第三無磁 鉆桿（10)以及鉆頭（11)的長度再減去位于鉆孔⑶外的鉆桿⑶尾部的長度，即得到了 鉆孔⑶的深度； 步驟8 :現(xiàn)場主機（1)的中央處理器（1.2)將上述得到的鉆孔（8)的方向和傾角數(shù)據(jù) 以及鉆孔（8)的深度發(fā)送給現(xiàn)場主機（1)的人機交互設備（1. 4)進行顯示； 步驟9 :隨著鉆孔（8)不斷鉆進的過程中，每隔一定深度距離重復步驟2至步驟8的操 作，現(xiàn)場主機（1)的中央處理器（1.2)通過不同孔深對應的鉆孔（8)的方向和傾角數(shù)據(jù)得 到鉆孔過程中的鉆孔軌跡和實時孔深； 步驟10 :現(xiàn)場主機（1)的中央處理器（1. 2)將鉆孔過程中的鉆孔軌跡和實時孔深發(fā)送 給現(xiàn)場主機（1)的人機交互設備（1.4)進行顯示。
【文檔編號】E21B47/022GK104088625SQ201410214911
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年5月21日 優(yōu)先權日:2014年5月21日
【發(fā)明者】武強, 劉春生, 劉鎏, 陶鳳娟 申請人:武漢長盛煤安科技有限公司