專利名稱：回轉鉆進鉆孔無線測斜儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及地質勘探技術領域的一種測量系統，尤其涉及一種煤礦井下水平鉆孔或定向鉆孔的回轉鉆進鉆孔無線測斜儀。
背景技術：
我國是產煤大國，煤炭安全生產形勢十分嚴峻，重特大事故時有發生。國家對瓦斯抽放工作非常重視，把瓦斯抽放作為煤礦瓦斯治理的根本技術，2001年召開的鐵法現場會上，“先抽后采”被國家煤礦安全監察局列入瓦斯治理的十二字方針，推動了瓦斯抽放的迅速發展。但是由于我國瓦斯抽放技術與裝備比較落后，致使所有的鉆孔深度和方位不清楚，達不到設計鉆孔抽放瓦斯的預期效果，仍造成瓦斯突出事故的頻頻發生，直接威脅現場施工人員的生命安全。目前我國仍沒有一種與回轉鉆機配套的鉆孔軌跡測量裝置。
發明內容
本發明的目的是提供一種回轉鉆進鉆孔無線測斜儀，準確測量鉆孔深度和方位，實現方位均布。本發明采用下述技術方案:一種回轉鉆進鉆孔無線測斜儀，包括測量探管與數據處理儀，測量探管包括探管本體，所述的探管本體內部設置有測量電路模塊，測量探管與數據處理儀通信連接。所述的探管本體外部套設有扶正膠套，扶正膠套外部均勻設置有三個扶正翼，三個扶正翼之間有間隙。所述的探管本體的端部連接有轉換接頭，所述轉換接頭的外端部還均勻設置有與無磁鉆鋌內部三個槽相配合的三個固定鍵，三個固定鍵之間有間隙。所述的測量電路模塊包括第一中央控制單元、數據采集電路、數據存儲電路、第一通訊電路以及第一電源電路，數據采集電路通過信號處理電路連接第一中央控制單元的信號輸入端，第一中央控制單元與數據存儲電路連接，第一中央控制單元的通信端連接第一通訊電路，第一電源電路為測量電路模塊的各個電路供電。所述的數據處理儀包括第二中央控制單元、第二數據存儲電路、操作按鍵電路以及第二通訊電路、顯示電路、第二電源電路，第二中央控制單元連接第二數據存儲電路，操作按鍵電路的信號輸出端連接第二中央控制單元的信號輸入端連接，第二中央控制單元的通信端通過第二通訊電路和第一通訊電路與第一中央控制單元通信，第二電源電路為數據處理儀的各個電路供電。所述的數據采集電路包括三個用于采集測量探管不同方向上加速度的加速度傳感器和三個用于采集大地磁場信號的磁場傳感器。所述的測量電路模塊還包括有用來采集鉆孔內的環境溫度的溫度采集電路，溫度采集電路的信號輸出端與第一中央控制單元的信號輸入端連接。所述的第一中央控制單元、第二中央控制單元均連接有實時時鐘電路。
所述的第一電源電路和第二電源電路均包括電池、安全控制電路、電源輸出電路，電池通過安全控制電路連接電源輸出電路的輸入端，電源輸出電路輸出電源為各個電路供電。所述的電池為可更換的可充電電池。本發明的回轉鉆進鉆孔無線測斜儀的測量探管通過第一中央控制電路、數據存儲電路、實時時鐘電路、信號處理電路、數據采集電路、通訊電路、溫度采集電路、電源電路、安全控制電路、電池與數據處理儀同時配合使用，實現了回轉鉆進鉆孔無線測斜儀的數據采集、數據記錄、存儲等工作。工作時，把測量探管隨鉆頭送到鉆孔中，加速度傳感器和磁傳感器測量探管的實時測斜數據，同時通過實時時鐘記錄每個采樣點的時間；數據處理儀留在鉆孔外，記錄操作人員按下按鍵時采集有效點的時間。采集工作結束后，將測量探管及數據處理儀的數據送入上位機軟件進行匹配合成，即可得到每個采集點的測斜數據，同時生成鉆孔的軌跡。本發明能準確測量鉆孔深度和方位，實現方位均布，達到設計鉆孔抽放瓦斯的預期效果，杜絕瓦斯突出事故的發生，保障現場施工人員的生命及財產安全。
圖1為本發明的原理框 圖2為本發明中測量探管的結構示意 圖3為圖2的B-B剖視 圖4為圖2的A向視 圖5為本發明中轉換接頭的結構示意 圖6為本發明測量探管的原理框 圖7為本發明的數據處理儀的原理框圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發明一種回轉鉆進鉆孔無線測斜儀，包括測量探管與數據處理儀，測量探管與數據處理儀通信連接。如圖2、圖3、圖4所示，測量探管包括探管本體1，所述的探管本體I內部設置有測量電路模塊，所述的探管本體I外部套設有扶正膠套2，扶正膠套2外部均勻設置有三個扶正翼4，三個扶正翼4之間有間隙，扶正膠套2對探管其扶正作用，防止測量探管在無磁鉆鋌內部傾斜，各個扶正翼之間有空隙，可以使鉆井液通過其間隙流動。如圖5所示，測量探管的端部設置有轉換接頭3，所述轉換接頭3的外部還均勻設置有與無磁鉆鋌內部三個槽相配合的三個固定鍵5，三個固定鍵5之間有間隙。當測量探管送入無磁鉆鋌時轉換接頭上的固定鍵5正好嵌入無磁鉆鋌內部的三個槽中，防止測量探管因振動而旋轉，而鉆井液可通過三個固定鍵之間的空隙流動，使測量探管在鉆井過程中采集軌跡數據。如圖6所示，所述的測量電路模塊包括第一中央控制單元、數據采集電路、數據存儲電路、第一通訊電路以及第一電源電路，數據采集電路通過信號處理電路(完成信號的放大濾波與Α/D轉換)連接第一中央控制單元的信號輸入端，第一中央控制單元與數據存儲電路連接，數據存儲電路用于儲存第一中央控制單元計算出的數據；第一中央控制單元的通信端連接第一通訊電路，第一電源電路為測量電路模塊的各個電路供電。所述的數據采集電路包括三個用于采集測量探管不同方向上加速度的加速度傳感器、三個用于采集大地磁場信號的磁場傳感器和用來采集鉆孔內的環境溫度的溫度采集電路。所述的第一中央控制單元連接有實時時鐘電路，實時時鐘電路是為了保持測量探管采集的數據與數據處理儀采集的數據同步。所述的第一電源電路包括電池、安全控制電路、電源輸出電路，電池通過安全控制電路連接電源輸出電路的輸入端，電源輸出電路輸出電源為各個電路供電，電池6的位置如圖2所示；所述的電池為可更換的可充電電池。安全控制電路是為了防止電路在使用時出現故障引起電池的安全問題而采取的安全措施，具體是:當電路出現故障，電流增大，安全控制電路能夠判斷出電路的電流大小超出安全控制電路設定的值時，安全控制電路將自動切斷電源，把電池與電路隔離開，直到電路故障排除，防止出現電池爆炸等安全事故，為成熟的現有技術。所述的第一中央控制單元采用單片機或可編程控制器，其它各個電路均為成熟的現有技術。如圖7所示，所述的數據處理儀包括第二中央控制單元、第二數據存儲電路、操作按鍵電路以及第二通訊電路、顯示電路、第二電源電路，第二中央控制單元連接第二數據存儲電路，第二數據存儲電路用來存儲第二中央控制單元采集的數據和指令，操作按鍵電路的信號輸出端連接第二中央控制單元的信號輸入端連接，第二中央控制單元的通信端通過第二通訊電路和第一通訊電路與第一中央控制單元通信(通信是指測量探管采集完數據之后才和數據處理儀進行通信，測量探管采集的時候不通信)，第二電源電路為數據處理儀的各個電路供電。所述的第二中央控制單元連接有實時時鐘電路，為了保持數據處理儀采集的數據與測量探管采集的數據同步。第二中央控制單元采用單片機或可編程控制器，其它各個電路均為成熟的現有技術。第二電源電路與第一電源電路結構原理相同。如圖1、圖2、圖3所示，使用時將測量探管安裝到無磁鉆鋌內部，使測量探管的三個固定鍵5與無磁鉆鋌內部的三個槽相匹配，鉆井液可以從空隙流過，這樣就可以在打鉆時使用測量探管實時測量軌跡數據。第一中央控制單元將采集到的三個加速度傳感器的輸出信號、三個磁場傳感器輸出的磁場信號(測斜數據)以及溫度信號進行計算，然后存儲在第一數據存儲電路中。第二中央控制單元接收操作按鍵電路的信號，第二中央控制單元通過第二通訊電路分別接收測量探管的數據和向測量探管發送指令。本發明的測量探管隨著回轉鉆的鉆頭進入鉆孔實時測量軌跡數據，數據處理儀留在鉆孔外，記錄人員按下按鍵時采集有效點的時間，采集工作結束后，將測量探管及數據處理儀的數據送入上位機軟件進行匹配合成，即可得到每個采集點的測斜數據，同時生成鉆孔的軌跡。本方案能準確測量鉆孔深度和方位，實現方位均布，達到設計鉆孔抽放瓦斯的預期效果，保障現場施工人員的生命及財產安全。
權利要求
1.一種回轉鉆進鉆孔無線測斜儀，其特征在于:包括測量探管與數據處理儀，測量探管包括探管本體，所述的探管本體內部設置有測量電路模塊，測量探管與數據處理儀通信連接。
2.根據權利要求1所述的回轉鉆進鉆孔無線測斜儀，其特征在于:所述的探管本體外部套設有扶正膠套，扶正膠套外部均勻設置有三個扶正翼，三個扶正翼之間有間隙。
3.根據權利要求1或2所述的回轉鉆進鉆孔無線測斜儀，其特征在于:所述的探管本體的端部連接有轉換接頭，所述轉換接頭的外端部還均勻設置有與無磁鉆鋌內部三個槽相配合的三個固定鍵，三個固定鍵之間有間隙。
4.根據權利要求3所述的回轉鉆進鉆孔無線測斜儀，其特征在于:所述的測量電路模塊包括第一中央控制單元、數據采集電路、數據存儲電路、第一通訊電路以及第一電源電路，數據采集電路通過信號處理電路連接第一中央控制單元的信號輸入端，第一中央控制單元與數據存儲電路連接，第一中央控制單元的通信端連接第一通訊電路，第一電源電路為測量電路模塊的各個電路供電。
5.根據權利要求4所述的回轉鉆進鉆孔無線測斜儀，其特征在于:所述的數據處理儀包括第二中央控制單元、第二數據存儲電路、操作按鍵電路以及第二通訊電路、顯示電路、第二電源電路，第二中央控制單元連接第二數據存儲電路，操作按鍵電路的信號輸出端連接第二中央控制單元的信號輸入端連接，第二中央控制單元的通信端通過第二通訊電路和第一通訊電路與第一中央控制單元通信，第二電源電路為數據處理儀的各個電路供電。
6.根據權利要求5所述的回轉鉆進鉆孔無線測斜儀其特征在于:所述的數據采集電路包括三個用于采集測量探管不同方向上加速度的加速度傳感器和三個用于采集大地磁場信號的磁場傳感器。
7.根據權利要求6所述的回轉鉆進鉆孔無線測斜儀，其特征在于:所述的測量電路模塊還包括有用來采集鉆孔內的環境溫度的溫度采集電路，溫度采集電路的信號輸出端與第一中央控制單元的信號輸入端連接。
8.根據權利要求7所述的回轉鉆進鉆孔無線測斜儀，其特征在于:所述的第一中央控制單元、第二中央控制單元均連接有實時時鐘電路。
9.根據權利要求8所述的回轉鉆進鉆孔無線測斜儀，其特征在于:所述的第一電源電路和第二電源電路均包括電池、安全控制電路、電源輸出電路，電池通過安全控制電路連接電源輸出電路的輸入端，電源輸出電路輸出電源為各個電路供電。
10.根據權利要求9所述的回轉鉆進鉆孔無線測斜儀，其特征在于:所述的電池為可更換的可充電電池。
全文摘要
本發明公開了一種回轉鉆進鉆孔無線測斜儀，包括測量探管與數據處理儀，測量探管包括探管本體，所述的探管本體內部設置有測量電路模塊，測量探管與數據處理儀無線通信連接。所述的探管本體外部設置有扶正膠套，扶正膠套外部均勻設置有三個扶正翼，三個扶正翼之間有間隙，測量探管的端部設置有轉換接頭，所述轉換接頭的外部還均勻設置有與無磁鉆鋌內部三個槽相配合的三個固定鍵，三個固定鍵之間有間隙。本發明能準確測量鉆孔深度和方位，實現方位均布，達到設計鉆孔抽放瓦斯的預期效果，杜絕瓦斯突出事故的發生，保障現場施工人員的生命及財產安全。
文檔編號E21B47/022GK103161445SQ20131009837
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月26日 優先權日2013年3月26日
發明者汪琦, 李群峰, 劉志輝, 肖建濤 申請人:鄭州士奇測控技術有限公司