一種智能在線鉆桿的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種智能在線鉆桿，它包括鉆桿（3）和與鉆桿一端相連的鉆頭（1），所述鉆頭內(nèi)設(shè)置有光纖傳感器（2），所述鉆桿內(nèi)設(shè)置有光纖光纜（4），所述光纖光纜一端與光纖傳感器相連，光纖光纜另一端通過(guò)快換接頭（5）與處理控制器（8）相連，所述光纖傳感器監(jiān)測(cè)到的各種信息通過(guò)光纖光纜傳到處理控制器，并經(jīng)數(shù)據(jù)過(guò)濾、綜合分析及比對(duì)處理后，再將信息向外傳輸，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。本發(fā)明所述智能在線鉆桿不僅結(jié)構(gòu)緊湊、制造、使用和維護(hù)方便，而且可靠準(zhǔn)確地對(duì)井下巖石硬度、瓦斯?jié)舛?、地?zé)釡囟?、水、鉆孔深度等各種地質(zhì)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，提前反映地質(zhì)結(jié)構(gòu)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除安全隱患，調(diào)整各種鉆孔參數(shù)，提高生產(chǎn)效率，確保進(jìn)下安全生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】一種智能在線鉆桿

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及井下鉆掘設(shè)備，尤其涉及到煤礦用鉆掘設(shè)備上的鉆桿。

【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)今煤礦事故中，瓦斯和透水是煤礦安全生產(chǎn)的最大威脅。因而在采煤或掘進(jìn)之前都要先對(duì)巷道中的水和瓦斯等提前進(jìn)行探測(cè)，并根據(jù)探測(cè)的結(jié)果采取相應(yīng)措施，有利于從根本上防止煤礦瓦斯透水等事故。目前，我國(guó)煤礦使用的探水、探瓦斯等所使用的鉆機(jī)或鉆車基本上都是在鉆完孔后，再根據(jù)工作面布置的瓦斯報(bào)警儀判斷瓦斯?jié)舛?，以及所鉆孔中是否有水涌出判斷巷道前方是否有水等，不能在探測(cè)中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是否有水和瓦斯?jié)舛龋嬖谥欢ǖ臏笮?，?duì)于高瓦斯礦井來(lái)說(shuō)，無(wú)形中在安全方面埋下了重大隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中現(xiàn)有進(jìn)下水和瓦斯探測(cè)存在的滯后性，本發(fā)明提供了一種在水和瓦斯?jié)舛忍綔y(cè)中可實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)水和瓦斯?jié)舛?，完全消除安全隱患的智能在線鉆桿。
[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是:所述智能在線鉆桿包括鉆桿和與鉆桿一端相連的鉆頭，鉆頭和鉆桿內(nèi)具有通水孔，所述鉆頭內(nèi)設(shè)置有光纖傳感器，所述鉆桿內(nèi)設(shè)置有光纖光纜，所述光纖光纜一端與光纖傳感器相連，光纖光纜另一端通過(guò)快換接頭與處理控制器相連，所述處理控制器為PLC數(shù)據(jù)處理器并與顯示器、控制鍵、打印機(jī)、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、報(bào)警器、電源接口和通信接口連接，所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出與PLC數(shù)據(jù)處理器的輸入連接，PLC數(shù)據(jù)處理器的輸入與控制鍵的輸出連接，PLC數(shù)據(jù)處理器的輸出與顯示器的輸入連接，PLC數(shù)據(jù)處理器的輸入與打印機(jī)的輸出連接，PLC數(shù)據(jù)處理器的輸入與報(bào)警器的輸出連接，電源接口的輸出與PLC數(shù)據(jù)處理器連接，通信接口與PLC數(shù)據(jù)處理器連接。
[0005]本發(fā)明鉆桿中加裝了光纖光纜，所述鉆頭加裝了光纖傳感器，所述處理控制器具有信息監(jiān)測(cè)、處理及傳輸?shù)染C合功能，鉆孔過(guò)程中光纖傳感器監(jiān)測(cè)到的各種信息通過(guò)光纖光纜傳到處理控制器，經(jīng)數(shù)據(jù)過(guò)濾、綜合分析及處理后，再將信息向外傳輸，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。
[0006]本發(fā)明的工作原理是:在工作機(jī)構(gòu)的鉆桿中嵌入基于非接觸傳感信號(hào)傳輸?shù)墓饫w光柵傳感系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)深孔鉆機(jī)鉆探速度、輸出扭矩的自動(dòng)控制；并由鉆頭部?jī)?nèi)置的光纖傳感器實(shí)現(xiàn)工作時(shí)在線監(jiān)測(cè)(包括巖石硬度、瓦斯?jié)舛取⒌責(zé)釡囟?、水、鉆孔深度等)，提前反映地質(zhì)結(jié)構(gòu)；采集到的信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)處理器PLC自動(dòng)處理，再發(fā)出指令實(shí)現(xiàn)自動(dòng)精確控制。
[0007]本發(fā)明將光纖傳感器和光纖光纜分別安裝在鉆頭和鉆桿內(nèi)部，能實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)(包括巖石硬度、瓦斯?jié)舛?、地?zé)釡囟?、水、鉆孔深度等)，提前反映地質(zhì)結(jié)構(gòu)；采集到的信號(hào)通過(guò)處理控制器(數(shù)據(jù)處理器PLC自動(dòng)處理)，再發(fā)出指令對(duì)主機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制；并與煤礦井下監(jiān)控系統(tǒng)接駁，第一時(shí)間將監(jiān)測(cè)診斷數(shù)據(jù)傳送至地面物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。
[0008]本發(fā)明雖然與普通鉆桿外形和接口相同，但是在其內(nèi)部作了結(jié)構(gòu)處理，既能保證光纖光纜在其內(nèi)部固定可靠，又不會(huì)在鉆孔時(shí)因排渣的壓力水或壓風(fēng)而受到影響或損壞。
[0009]對(duì)不同深度的鉆孔，既可以選用相應(yīng)光纖光纜長(zhǎng)度的鉆桿，也可以通過(guò)增加這種鉆桿，加長(zhǎng)連接時(shí)，光纖光纜通過(guò)快換接頭互相連接，拆裝簡(jiǎn)單方便。
[0010]本發(fā)明光纖傳感器和光纖光纜的抗干擾能力強(qiáng)，是煤礦用的防爆型，且是免維護(hù)，完全能適應(yīng)煤礦井下及非金屬礦山等各種惡烈工況使用。
[0011]本發(fā)明所述智能在線鉆桿不僅結(jié)構(gòu)緊湊、制造、使用和維護(hù)方便，而且可靠準(zhǔn)確地對(duì)井下巖石硬度、瓦斯?jié)舛取⒌責(zé)釡囟?、水、鉆孔深度等各種地質(zhì)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，提前反映地質(zhì)結(jié)構(gòu)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除安全隱患，調(diào)整各種鉆孔參數(shù)，提高生產(chǎn)效率，確保進(jìn)下安全生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的主剖視結(jié)構(gòu)示意圖，
圖2是本發(fā)明的模塊連接關(guān)系示意圖，
在圖中，1、鉆頭2、光纖傳感器3、鉆桿4、光纖光纜5、快換接頭6、螺紋7、通水孔8、處理控制器。

【具體實(shí)施方式】
[0013]在圖1和圖2中，所述智能在線鉆桿包括鉆桿3和鉆頭1，所述鉆桿一端與鉆頭固定相連，所述鉆桿和鉆頭內(nèi)具有彼此相通的用于冷卻和排渣的通水孔7，鉆桿另一端上設(shè)置有螺紋6，該端通過(guò)螺旋與動(dòng)力頭相連，所述鉆頭內(nèi)(通水孔中)并排設(shè)置有三只光纖傳感器2，所述鉆桿內(nèi)設(shè)置有光纖光纜4，所述光纖光纜一端與光纖傳感器相連，光纖光纜另一端通過(guò)快換接頭5與處理控制器8相連。所述的處理控制器為PLC數(shù)據(jù)處理器，所述PLC數(shù)據(jù)處理器還與現(xiàn)有技術(shù)中的顯示器、控制鍵、打印機(jī)、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、報(bào)警器、電源接口和通信接口連接，所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出與PLC數(shù)據(jù)處理器的輸入連接，PLC數(shù)據(jù)處理器的輸入與控制鍵的輸出連接，PLC數(shù)據(jù)處理器的輸出與顯示器(液晶)的輸入連接，PLC數(shù)據(jù)處理器的輸入與打印機(jī)的輸出連接，PLC數(shù)據(jù)處理器的輸入與報(bào)警器的輸出連接，電源接口的輸出與PLC數(shù)據(jù)處理器連接，通信接口與PLC數(shù)據(jù)處理器連接。所述處理控制器具有信息監(jiān)測(cè)、收集、識(shí)別、比對(duì)和傳輸以及發(fā)出指令等處理功能，在工作過(guò)程中，通過(guò)布置在鉆頭內(nèi)的光纖傳感器，可將監(jiān)測(cè)到的地質(zhì)結(jié)構(gòu)信息通過(guò)布置在鉆桿里的光纖光纜傳輸至處理控制器中，經(jīng)處理控制器數(shù)據(jù)過(guò)濾、綜合分析及處理后，再將信息向外傳輸，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)下鉆孔實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。
【權(quán)利要求】
1.一種智能在線鉆桿，它包括鉆桿(3)和與鉆桿一端相連的鉆頭(I)，所述鉆頭和鉆桿內(nèi)具有通水孔(7)，其特征是:所述鉆頭內(nèi)設(shè)置有光纖傳感器(2)，所述鉆桿內(nèi)設(shè)置有光纖光纜(4)，所述光纖光纜一端與光纖傳感器相連，光纖光纜另一端通過(guò)快換接頭(5)與處理控制器(8)相連，所述的處理控制器為PLC數(shù)據(jù)處理器并與顯示器、控制鍵、打印機(jī)、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、報(bào)警器、電源接口和通信接口連接，所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出與PLC數(shù)據(jù)處理器的輸入連接，PLC數(shù)據(jù)處理器的輸入與控制鍵的輸出連接，PLC數(shù)據(jù)處理器的輸出與顯示器的輸入連接，PLC數(shù)據(jù)處理器的輸入與打印機(jī)的輸出連接，PLC數(shù)據(jù)處理器的輸入與報(bào)警器的輸出連接，電源接口的輸出與PLC數(shù)據(jù)處理器連接，通信接口與PLC數(shù)據(jù)處理器連接。
【文檔編號(hào)】E21B17/00GK104265184SQ201410377949
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】趙火英, 李楊, 龔良發(fā), 李曄, 陳振華 申請(qǐng)人:江西華煤重裝有限公司