新型矿用普通回转钻机无线钻孔轨迹测量系统的研发
矿用钻孔成像轨迹检测装置
ZKXG30/ZKXG100矿用钻孔成像轨迹检测装置MFC130174ZKXG30矿用钻孔成像轨迹检测装置是一款综合性设备，可以配置成不同的仪器，如钻孔轨迹仪、钻孔窥视仪、钻孔成像仪和钻孔成像轨迹检测仪等。
应用◆对钻孔进行全孔壁成像、录像，关键部位抓拍图片，及钻孔轨迹测量等；◆区分矿体、岩体、煤层、夹矸、土层等各种地质结构体；◆观测断层裂隙产状及发育情况；◆观测含水断层、溶沟溶洞、含水层出水口位置等；◆从成像平面图上量测地层或各种构造的厚度、宽度、走向、倾向和倾角等；◆观测和定量分析煤层等矿体走向、厚度、倾向、倾角，层内夹矸及与顶板岩层的离层裂缝程度等；◆特别适合煤矿顶板地质构造、煤层赋存、工作面前方断层构造、上覆岩层导水裂隙带等的探测。
◆适合于各种形状和功能的钻孔的检测，如水平孔、垂直孔、倾斜孔等；如锚杆锚索孔、瓦斯抽放孔、抽排放水孔和地质勘探孔等；主机端头全景成像的40探头，带扶正器带扶正器端头全景成像的24探头和主机带探头视窗清洗功能的扶正器侧面全景成像24探头矿用编码器◆GB3836.1-2010、GB3836.4-2010◆MT209-90，MT210-90◆Q/TCMA-01-2013 Q/TCMA-02-2013 Q/TCMA-03-2013 Q/TCMA-06-2014技术特点：1.高集成性：主机内系统控制、图像采集、显示与存储高度集成；2.多功能性：可实时同步实现对钻孔进行全孔壁成像、录像，关键部位抓拍图片及钻孔轨迹测量功能；3.高智能性：主机内置ARM+DSP双核处理器，图像处理速度为25帧/秒。
同时获取图像数据、深度数据和探头所在位置空间数据，可保证全景图像实时自动采集，快速无缝拼接，同时自动角度和深度校正，全景视频图像实时呈现，图像清晰逼真。
可在井下实时生成钻孔成像平面展开图，生成h264格式视频文件，可在井下实时回放动态钻孔窥视图和平面展开图；实现图像拼接、录像、截图和轨迹测量实时同步进行；4.高可靠性：整机系统高度集成，稳定性好；仪器整机密封，防水防尘性好；5.高清晰度：摄像头为彩色低照度700Lines，0.1Lux，130万像素；光源强度连续可调；探头测面环形成像和端头成像可选，从而保证对各种探测对象均可清晰成像；6.宽视角：摄像头视角宽，可实现水平360度全景成像，无需调焦；7.便携性好：整机体积小巧、重量轻，方便携带；8.操作性好：整套系统连接简单，操作简便，初用者上手快；主机可作电脑的外接U盘使用，数据直接复制粘贴；9.电源要求低：系统工作电压范围DC5.5V~12V，既可内置高容量镍氢电池或锂电池供电，也可外接12V蓄电池供电。
G100矿用钻孔成像轨迹检测装置工作原理
G100矿用钻孔成像轨迹检测装置工作原理G100矿用钻孔成像轨迹检测装置是一款对钻孔进行全面检测的高科技设备，产品集钻孔拍照、窥视（录像）、成像和轨迹测量等功能于一体，一次测试，完成以前四次测试的工作量，同时可以取得钻孔动态录像视频、局部高清照片、全孔壁打开平面图和钻孔空间轨迹，高效快捷。
仪器以低功耗嵌入式双核处理器为核心，配以高清高线数摄像机和军工级高精度空间角度测量器件，辅之以先进的掌控算法和图像处理算法等软件系统，同步实现全部功能。
产品设计充分考虑煤矿井下实际工作环境，力求操作简便，系统性能稳定，简单牢靠。
一、紧要用途G100矿用钻孔成像轨迹检测装置是依据煤矿井下的工作环境特别设计的钻孔检测设备，可实现以下功能：1、对钻孔进行全孔壁成像，孔内录像，关键部位抓拍图片等；2、测量钻孔在空间的轨迹和钻孔的实际深度；3、从成像平面图上量测煤层或各种构造的厚度、宽度、走向、倾向和倾角等；4、区分矿体、岩体、煤层、夹矸、土层等各种地质结构体；5、观测和定量分析煤层等矿体走向、厚度、倾向、倾角，层内夹矸及与顶板岩层的离层裂缝程度等；6、测断层裂隙产状及发育情况；7、观测含水断层、溶沟溶洞、含水层出水口位置等；8、煤矿顶板地质构造、煤层赋存、工作面前方断层构造、上覆岩层导水裂隙带等的探测；9、适合于各种形状和功能的钻孔的检测，如水平孔、垂直孔、倾斜孔等；如锚杆锚索孔、瓦斯抽放孔、抽排放水孔和地质勘探孔等；10、钻孔成像轨迹检测装置既具有钻孔窥视仪和成像仪的功能，同时具有钻孔轨迹测量的功能。
不仅能对钻孔内的水流等动态画面进行实时直观地观测录像，又能对钻孔内全孔壁进行成像并打开成平面图，而且可生成虚拟岩芯三维柱状图，可以生动直观地再现孔内结构体并进行定量分析。
可以有效探测煤层产状、厚度等赋存情况，引导合理科学地组织生产；通过对同一钻孔的周期性对比观测成像，可以揭示煤层巷道围岩节理、断层和裂隙等发育变形情况，推想巷道顶板离层垮冒、巷道失稳等潜在祸害的进展趋势，为实行科学有效的防备处理措施供应参考，降低开采风险和生产成本；可以对巷道的支护设计、围岩注浆加固及巷道修复等的有效性进行评估并供应真实有效的技术依据，提高煤矿井下生产的安全性；11、对于瓦斯抽放孔、排水导水孔等功能性钻孔，可以检验实际孔位、走向和深度是否符合设计要求，观测煤层和岩体的碎裂程度和出水口的位置，评价瓦斯抽放效果，评价抽排放水的效果。
矿用钻孔轨迹随钻测量系统20140306
矿用钻孔轨迹随钻
测量系统
北京科利安
概述
霍州煤电集团隶属于山西焦煤集团，近年来，集团公司积极响应 安全生产的号召，在瓦斯抽放、探放水领域配置了一系列的设备。根 据统计数据，集团公司目前共拥有172台钻机，其中钻距大于200米的 钻机有138台，小于200米的有34台。通过对李雅庄、干河、三交河、 团柏、辛置等煤矿进行调研，了解到钻孔现场普遍存在钻孔轨迹无法 测量、钻孔位置不确定等情况，造成瓦斯抽放盲区、探放水盲区等现 象。钻孔的施工很多情况下依赖于现场工作人员的经验与技术，对钻 孔情况缺乏一种科学、有效的评估方式。
184.518
183.92 183.69 183.723 183.467 181.857 181.967
184.70
184.30 183.30 184.00 182.60 181.20 182.10
-0.18
-0.38 0.39 -0.28 0.87 0.66 -0.13
54
57
5.219
6.026
倾角、方位角、 工具面向角等参数
存储到FLASH
系统线路控制原理图
北京科利安
同步器
同步器 电池 同步器
与测量探管时间同步，记录有 效测量点存储测量探管中数据
北京科利安
北京科利安
1 2 3
同步器的电源设备与测量探管同为本安型镍氢电池组
电池电量供应能够保证同步器正常工作30小时
只需将更换下的电池带至地面通过专用的充电器充电
2.765
2.515 3.039 3.776 4.218 4.002 4.227
2.80
2.50 2.90 3.90 4.10 4.00 4.10
-0.03
无线电磁波随钻测量系统的发展与展望
2024年2月地质装备无线电磁波随钻测量系统的发展与展望王小波,张鹏(中煤科工西安研究院(集团)有限公司,西安 710077)摘 要:无线电磁波随钻测量系统是煤矿地质透明㊁智能钻孔探测的重要组成部分㊂无线电磁波随钻测量㊁随钻数据传输技术能够将孔内的数据传输到孔外,有效解决煤矿钻孔探查信号传输 最后一公里 的技术难题㊂中长距离碎软煤层定向钻进及在钻孔中开展地球物理探测是未来煤矿井下物探技术发展的方向㊂孔中探测能够极大地减少外界干扰,也能够简化解释地质模型㊂本文介绍了无线电磁波测量系统的构成㊁技术性能㊁应用场景和技术发展现状,列举了技术装备存在的一些不足,重点分析了无线传输系统中发射部分的绝缘短节和基础单元轨迹测量短节的稳定性,并对无线电磁波随钻测量系统的未来测量短节类型及技术发展趋势㊁高速率数据传输,多学科协同创新等方面进行了展望㊂关键词:电磁波随钻测量;无线传输系统;随钻测井中图分类号:P 634,T D 76 文献标识码:A 文章编号:1009282X (2024)01001107D e v e l o p m e n t a n d p r o s p e c t s o f w i r e l e s s e l e c t r o m a gn e t i c w a v e m e a s u r e m e n t w h i l e d r i l l i n g s ys t e m W A N G X i a o b o Z H A N G P e n gC C T E G X i a n R e s e a r c h I n s t i t u t e G r o u p Co L t d X i a n 710077 C h i n a A b s t r a c t T h e w i r e l e s s e l e c t r o m a g n e t i c w a v e m e a s u r e m e n t s y s t e m w h i l e d r i l l i n g i s a n i m p o r t a n t p a r t o f t r a n s pa r e n t a n d i n t e l l i -g e n t d r i l l i n g e x p l o r a t i o n i n c o a l m i n e g e o l o g y W i r e l e s s e l e c t r o m a g n e t i c w a v e m e a s u r e m e n t w h i l e d r i l l i n ga n d d a t a t r a n s m i s s i o n t e c h n o l o g y w h i l e d r i l l i n g c a n t r a n s m i t d a t a f r o m i n s i d e h o l e t o o u t s i d e h o l e e f f e c t i v e l y s o l v i n g t h e t e c h n i c a l pr o b l e m o f t h e l a s t m i l e o f s i g n a l t r a n s m i s s i o n i n c o a l m i n e d r i l l i n g e x p l o r a t i o n M e d i u m t o l o n g d i s t a n c e d i r e c t i o n a l d r i l l i n gi n f r a c t u r e d s o f t c o a l s e a m s a n d g e o p h y s i c a l e x p l o r a t i o n i n b o r e h o l e s a r e t h e f u t u r e d e v e l o p m e n t d i r e c t i o n s o f u n d e r g r o u n d g e o p h y s i c a l e x pl o r a t i o n t e c h n o l o g y i n c o a l m i n e s B o r e h o l e d e t e c t i o n c a n g r e a t l y r e d u c e e x t e r n a l i n t e r f e r e n c e a n d s i m p l i f y t h e i n t e r p r e t a t i o n o f g e o l o g-i c a l m o d e l s T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e c o m p o s i t i o n t e c h n i c a l p e r f o r m a n c e a p p l i c a t i o n s c e n a r i o s a n d c u r r e n t d e v e l o pm e n t s t a -t u s o f w i r e l e s s e l e c t r o m a g n e t i c w a v e m e a s u r e m e n t s y s t e m s l i s t s s o m e s h o r t c o m i n g s o f t h e t e c h n i c a l e q u i pm e n t f o c u s e s o n a n -a l y z i n g t h e s t a b i l i t y o f t h e i n s u l a t i o n s h o r t s e c t i o n i n t r a n s m i s s i o n p a r t a n d t h e b a s i c u n i t t r a j e c t o r y me a s u r e m e n t s h o r t s e c t i o n i n w i r e l e s s t r a n s m i s s i o n s y s t e m a n d a l s o p r o s p e c t s t h ef u t u r e m e a s u r e m e n t s h o r t s e c t i o n t y p e s a n d t e c h n i c a l d e v e l o pm e n t t r e n d s h i g h -s p e e d d a t a t r a n s m i s s i o n a s w e l l a s i n t e r d i s c i p l i n a r y c o l l a b o r a t i v e i n n o v a t i o n a n d o t h e r a s p e c t s i n w i r e l e s s e l e c t r o -m a g n e t i c w a v e m e a s u r e m e n t s y s t e m s w h i l e d r i l l i n gK e yw o r d s e l e c t r o m a g n e t i c w a v e m e a s u r e m e n t w h i l e d r i l l i n g w i r e l e s s t r a n s m i s s i o n s y s t e m l o g g i n g w h i l e d r i l l i n g 收稿日期:20230811作者简介:王小波(1978-),男,副研究员,主要从事矿用物探仪器技术开发工作,E -m a i l :w a n g x i a o b o @c c t e gx i a n .c o m ㊂0 引言目前,煤炭仍然是我国的主体能源㊂国家八部门联合印发了‘关于加快煤矿智能化发展的指导意见“,提出了煤矿地质保障技术发展的目标,为加快煤矿的智能化建设和对煤炭地质安全保障技术发展明确了方向㊂煤矿井下网络技术发展较为迅速,很多智能化矿山已经实现了井下网络全覆盖㊂井下智能化技术装备是煤矿智能化建设的重要组成部分,保障地质安全的智能钻探㊁物探技术是矿井智能化的硬件基础㊂利用井下近水平钻孔抽采瓦斯是保障当前煤矿安全的有效方法[1]㊂煤矿碎软煤层煤质软㊁破碎㊁透气性较差,采用水力驱动回转钻进过程11王小波等:无线电磁波随钻测量系统的发展与展望第25卷第1期中常因孔壁坍塌而难以成孔[2-10]㊂电磁波随钻测量技术能够适用于液压驱动和压缩空气驱动,可以弥补液动随钻测量系统的不足[11]㊂随着透明工作面㊁以孔代巷㊁长掘长探以及钻孔机器人等概念的提出,针对瓦斯含量高㊁压力大㊁结构碎软㊁成孔率低的煤层,急需一种适用性广㊁高速率㊁成本低的钻孔中数据传输系统,用以满足地面实时获取井下钻孔中测量的各种数据㊂目前我国的近水平钻孔最大孔深已经达到3000m以上,对3000m 的钻孔高效充分的利用成为当前的主要任务㊂井下工作面或巷道的各种测量数据,利用井下建设的4G/5G环网传输到地面,已经趋于成熟㊂孔中的数据传输到孔口是目前数据通路的瓶颈,孔中数据传输目前主要采用以下三种方式:第一种是通缆钻杆传输数据,第二种是采用泥浆脉冲传输数据,第三种是利用无线电磁波传输数据,三种传输方式各有优缺点㊂虽然钻孔数据传输技术得到了一定的发展,但受到测量装备的限制,传输速率还偏低,无线电磁波距离也因为信号传输衰减具有一定的局限性㊂1煤矿井下电磁波随钻测量技术研究进展以Y S D C为代表的无线电磁波测量系统不断应用㊁研发改进,具备了500m信号无损传输性能,主要传输钻孔轨迹数据,已经实现了软煤定向钻进功能,无线电磁波随钻测量系统工作示意如图1所示㊂图1无线电磁波随钻测量系统工作示意F i g.1W o r k i n g s c h e m a t i c d i a g r a m o f w i r e l e s s e l e c t r o m a g n e t i c w a v e m e a s u r e m e n t w h i l e d r i l l i n g s y s t e m在碎软煤层施工钻孔中采用无线电磁波传输方式,围绕钻孔开展地质透明极为方便㊂钻孔物探,如钻孔伽马测井,能够辅助进行煤岩界面的识别及陷落柱㊁断层等地质异常体判定,能够大大节约地质透明成本㊂钻孔雷达能够进行煤岩界面识别,顶底板距离㊁剩余煤厚探查;随钻雷达连续动态的观测工作面区域顶底板数据,为快速动态修正三维地质模型提供基础㊂钻孔瞬变电磁法能够有效识别钻孔周边一定范围内的含水体;姿态数据㊁轨迹精准控制钻孔轨迹测量,能够精准控制钻孔走向,为瓦斯抽采㊁钻孔压裂等提供了技术保障㊂以上多种数据结合起来能够构建动态优化的工作面三维地质模型㊂无线电磁波传输方式主要是依靠地层介质来实现的,孔中部分将测量的数据加载到基波信号上,测量信号随着基波信号向四周发射,孔口部分将检测到的电磁波中的测量信号下载解码,计算得到相关测量数据[12],其工作原理示意见图2㊂图2无线电磁波随钻测量原理示意F i g.2W o r k i n g p r i n c i p l e d i a g r a m o f w i r e l e s s e l e c t r o m a g n e t i cw a v e m e a s u r e m e n t w h i l e d r i l l i n g s y s t e m系统的基本单元包括孔中姿态测量短节㊁随钻测井测量短节㊁孔中无线发射及电池管㊁孔中发射绝缘短节㊁孔口接收装置㊁孔口显示器及供电电源等6大部分,系统主要电气组成部件见图3㊂为了实现孔中数据实时上传到地面控制系统,发展钻孔数据传输技术也是大势所趋,当前信号传输技术主要集中到孔中发射和孔口接收方面,这两方面均取得了良好发展㊂212024年2月地质装备图3 无线电磁波随钻系统主要部件F i g .3 M a i n c o m p o n e n t s o f w i r e l e s s e l e c t r o m a gn e t i c w a v e d r i l l i n g s ys t e m 1.1 孔中轨迹测量短节轨迹测量短节用于测量姿态,如倾角㊁方位角㊁工具面向角等,主要由三组磁传感器和加速度传感器及其控制电路组成㊂姿态测量受到元器件稳定性和精度要求,成本也不同,从几千元到几万元的轨迹测量短节均存在,测量系统的应用场景和测量系统的组成决定了测量短节的选型㊂姿态测量短节如图4所示㊂图4 姿态测量短节F i g .4 A t t i t u d e m e a s u r i n gs h o r t s e c t i o n 不管是哪种轨迹测量短节均存在影响测量精度的因素,如传感器和基准电源器件自身受到器件制作工艺不同引起的精度误差[13];由于测量系统传感器敏感轴的不正交㊁与仪器坐标轴不重合等因素引起的结构系统精度误差;数据采样个数及算法,引起的算法误差;传感器在使用㊁运输过程中,尤其是磁传感器抗干扰性能差,容易受到外界干扰㊂通常采用在传感器外围增加消磁电路和采用误差修正来解决传感器磁干扰的影响[14]㊂普通钻杆对探管测量的干扰,在设计时根据对应精度确定需要的无磁长度,减少误差㊂测量探管标定,用于补偿磁传感器㊁加速度计由于安装㊁漂移和随机误差等引入的误差[15]㊂各个产品制造单位也应在出厂前对测量短节的姿态进行标定,来消除或补偿相应的误差,达到出厂标准,如图5所示㊂一部分指标在出厂时合格就不再发生变化,如传感器自身㊁正交结构以及算法等带来的误差;还有一部分在使用过程中可能或发生变化,如外界磁干扰,工艺差异等㊂为了保证最终的测量效果达到要图5 测量短节姿态参数标定F i g .5 W o r k i n g d i a g r a m f o r m e a s u r i n gs h o r t s e c t i o n a n d i n -c l i n a t i o n c a l i b r a t i o n求,在施工过程中,还需要对产品的精度进行校准,通过同一位置旋转工具面,发现不同工具面倾角和方位角数据具有明显的旋转变化规律,对孔中测量部分进行校正,确保仪器测量精度,满足煤矿井下定向钻进需求[16]㊂1.2 孔中无线发射及电池管孔中发射部分主要是对孔中探管测量的轨迹㊁温度㊁电量等数据,通过信号变化和控制转换,转化成发射信号,通过配套的发射天线发射出去[12],原理如图6所示㊂图6 孔中数据采集及发射工作原理F i g .6 W o r k i n g p r i n c i p l e o f d a t a a c q u i s i t i o n a n d s i gn a l t r a n s m i s s i o n i n h o l e s孔中采集发射控制通常采用定时采发和控制采发两种方式㊂定时采发是在仪器探管中进行软件设置,每隔一定时长采集发射一组数据;控制采发则是接收孔口信号指令后进行数据采集发射,也可以利用孔口驱动孔底马达的介质压力进行控制数据采集和发射㊂定时采发时间间隔决定了孔中测量发射部分的工作时长,通常仪器电池续航设计是根据每次发射功率和发射次数决定的,发射次数一定,发射间隔时长的话,整体工作时间就长㊂使用时可以根据31王小波等:无线电磁波随钻测量系统的发展与展望第25卷 第1期施工方式设置合适的采发间隔,钻进进尺较慢时,采发间隔选用较大时长;钻进进尺或推送进尺较快时,可以采用较小的采发间隔,提高工作效率㊂采用随钻测量方式时,钻进速度一般不可控,受到钻进地质条件㊁钻进工艺㊁班组效率㊁设备检修等影响,时长差异比较大㊂这种情况一般采用控制采发方式对孔中测量部分工作进行控制,常用的是压力检测控制㊂压力检测控制采发又分为水力驱动和气动驱动模式,为了更好地适应钻进工况,水力驱动通常压力开关量程和压力设定值较大,气动驱动压力开关量程和设定值相对较低㊂在实际施工过程中控制方式往往比较复杂,压力开关公用和设定难度比较大㊂1.3 孔中发射绝缘短节绝缘短节的作用是将探管发射极分别接到上下两部分,便于下端信号传输给大地,上端信号通过钻杆传输到孔口㊂通常采用三件套或两件套钢制杆体,陶瓷㊁碳纤维等非金属材料作为隔离材料,制成复合绝缘短节,实物及短节中心极如图7所示㊂图7 绝缘短节及中心极实物图F i g.7 I n s u l a t i o n s h o r t s e c t i o n a n d c e n t e r p o l e 绝缘短节孔底端采用中心极进行信号导通,因此中心极的抗振及两端可靠性接触是关键,绝缘短节是保证发射信号保持足够的输出阻抗,绝缘短节两端相互隔离,出厂阻抗理论上要求为无穷大㊂其主要技术要求其扭矩模拟孔中抗拉抗弯的情况下能够达到8000N ㊃m 以上,并保持一定的发射偶极矩,绝缘电阻值在浸水情况下达到千欧姆级以上,距离越远阻值要求越大,才能满足信号发射要求㊂1.4 孔口接收装置孔口接收控制主要是提取孔中传出来的数据并解调,呈现孔中原有的数据,并按照特定的显示成图,并存储㊁转换㊁传输数据㊂接收方式有地极接收㊁碳棒感应接收和线圈感应接收三种方式,接收装置如图8所示㊂其中采用地极接收方式,信号强度较好,但需要将钻机和钻具尽可能与孔壁及钻场隔离,钻机不能接地,隔离实现难度较大,通常采用的枕木隔离效果不理想,尤其是水力钻进方式会影响到信号接收强图8 孔口接收装置F i g .8 R e c e i v i n g de v i c e s o u t s i d e h o l e 度㊂采用碳棒感应接收,敷设难度比较小,也不需要对钻机进行隔离,信号整体稍弱,成本较高㊂线圈感应接方式采用开合铁磁芯方式,可以方便地环绕钻杆,接收信号强,外部干扰影响小,成本适中,整体表现良好,重量较大,目前选用双马蹄型铁芯300~400匝㊂1.5 孔口显示控制器孔口显示控制器主要是将孔口接收装置取到的孔中测量数据进行解调㊁预处理㊁分析成图显示[12],孔口控制器接收功能组成框图如图9所示㊂图9 孔口信号接收工作原理F i g .9 S c h e m a t i c d i a g r a m o f s i g n a l r e c e pt i o n o u t s i d e h o l e 孔口可使用W i n 操作系统和A n d r o i d 操作系统,系统操作和操作计算机相同,方便数据采集和数据收发控制㊂1.6 供电隔爆电源隔爆兼本安型隔爆电源是将井下127V A C 转化成多路本安型输出回路,供给孔口显示器供电使412024年2月地质装备用㊂本安电路设计应具有保护限流㊁限压控制,其内部保护器件应符合防爆试验规定[17]㊂其与孔口显示控制器关联,需要满足电路用电需求并通过安全关联试验,隔爆电源如图10所示㊂图10隔爆电源实物图F i g.10E x p l o s i o n-p r o o f p o w e r s u p p l y2存在的问题煤矿用无线电磁波随钻测量系统为钻孔数据系统化管理和矿山地质透明起到了积极推动作用,但需要在可靠性㊁适用性㊁通信距离等方面持续开展攻关工作㊂目前还主要存在以下几个方面的问题㊂2.1孔中振动数据获取不准确、结构损坏在钻进过程中,尤其是空气钻进过程中,孔中部分工作环境未知,在孔中工作的测量部分㊁供电电池组系统及发射部分工作不稳定,容易出现故障㊂由于实际作业过程中,孔中的振动强度㊁受力大小和方向㊁振动频率㊁温度㊁压力等参数无法准确获取,在施工过程中,出现绝缘短节断裂㊁发射偶极导通,无磁外钻杆连接螺纹损坏,中心极错位折断等结构损坏㊂在钻进过程中,尤其是空气钻进过程中,测量短节容易出现测量不准确和信号不稳定的情况㊂经过故障仪器拆解分析,确定三组磁传感器某分量损坏无输出,属磁传感器内部故障㊂在高压力高振动中工作,孔中探管的密封性能也会变差,时有出现探管内部渗水情况,导致仪器故障,无法正常工作㊂钻孔内部供电的电池管,因为振动出现芯体连接及电芯极耳松脱情况㊂因此,测试孔中振动强度和采取减振措施是下一步工作的重点,保持随钻系统的孔中正常工作环境是确保参数系统稳定的前提㊂2.2信号稳定性与施工工艺影响因素不清实钻过程中,硬岩钻进多采用水力驱动,进入煤层后改为空气驱动,水风两用的情况经常发生㊂为实现软煤层的高效钻进,通常采用回转钻进+气动定向钻进方式㊂梳状孔的施工,钻进过程中常采用水力钻进+气动定向钻进方式㊂风水两用时,压力开关设定往往出现精度和范围不匹配的问题㊂压力开关控制数值设置不合理时,信号的稳定性较差㊂采用风水两用测量系统时,两种介质压力差异比较大,采用水力驱动时,压力范围比较大,压力控制精度较差;采用风力驱动时,压力范围较小,压力控制精度较高㊂为了同时满足两种压力值,经常选用大量程压力开关的低位,导致控制精度不高㊂选择的压力控制值偏小时,会存在水力驱动钻进的钻孔中有积水时,控制开关已经超量程无法正常工作的情况㊂信号稳定性还与孔底信号发射环境有关,钻进过程需要每隔几米进行一次钻孔中的数据测量,测量时可能遇到如如浮渣㊁煤粉㊁空洞等造成的发射绝缘孔底部分未有效接触到孔壁,影响发射信号强度㊂孔口接收装置的形式也是影响接收信号的关键,接地电极间距不够或者接触不良㊁钻机隔离程度㊁钻场电磁干扰㊁积水情况等都会影响接收信号强度,进而影响信号传输一次解调率㊂2.3传输深度及电源适用性不够目前井下钻探技术发展迅速,透明地质要求数据量也越来越大,钻孔尤其是定向钻孔深度很多已经超过1000m,部分条件好的矿区钻孔深度已经达到3000m以上,无线电磁波信号传输距离目前约为500m,还需要在加大信号传输距离方面进行研究,以适应于中深孔钻探需求㊂钻孔施工中,孔中测量部分的工作用电,通常采用孔中自带电池组的方式,孔中供电电池组容量受到煤矿安全的要求限制,电池组的最大容量不能无限扩大㊂距离越远发射的次数越多,距离越远仪器工作的时间越长,钻进效率降低,仪器持续工作的距离就变短㊂从目前实钻的大数据来看,仪器采用压力开关控制,可以有效延长续航时间,根据不同的控制方式,正常工作可以持续7~30d,采用连续发射模式可以工作到70h以上㊂3系统展望随着钻孔物探技术和测量技术等新一代技术快速发展,将有力推动无线电磁技术向着高效㊁稳定㊁适应性更广的方向发展,钻孔中的数据能够及时准确地传输到地面智能矿山控制系统中,对矿山安全和地质透明起到了极大的促进作用㊂51王小波等:无线电磁波随钻测量系统的发展与展望第25卷第1期无线电磁波技术需要将电磁波传输技术㊁电源发射控制技术㊁信号提取技术㊁振动分析技术与传统物探勘探方法及信号压缩传输技术相结合,保证数据实时高效稳定传输,不断提高技术装备智能化水平,实现钻孔全数据智能化施工㊂为实现上述的要求,还需要从以下几个方面加大技术投入㊂(1)长距离传输是无线电磁波应用发展趋势,小信号提取㊁一次有效解调出数据是电磁波技术发展的方向㊂孔中不间断供电能够有效适用于各种工况,施工中不提钻充电,大深度施工中尽量减少由于电池没电造成的提钻工作量㊂后续可发展利用振动或水力风力驱动的孔中发电装置,发电补充孔中测量部分用电,增大续航能力㊂钻孔深度的增加,需要更大能力的钻探装备,这就需要孔中测量部分的有足够的机械强度,尤其是绝缘短节的抗扭㊁抗弯㊁抗拉强度需要大大加强㊂(2)钻孔物探技术㊁钻孔测量技术和智能钻探技术与无线电磁波随钻测量技术相结合,能够为透明地质和智能矿山安全建设提供重要支持㊂无线电磁波作为数据传输的高速公路,要适应连续数据采集和监测需求,能够将钻孔的电阻㊁伽马值㊁轨迹姿态㊁温度㊁压力等数据传输到孔口,通过配套井下网络系统可实现地㊁井㊁孔联动远程控制,将钻孔中的探测数据及时传输到地面,为透明工作面构建提供更加可靠的地质信息[18],实现钻孔监测数据实时上传下达,为钻孔智能精准控制㊁物探探查和矿山安全决策提供支撑㊂(3)加大孔中数据采集技术与装备的研发,无线电磁波既适用于孔中数据㊁测井数据㊁轨迹数据㊁雷达数据㊁电阻率数据,也能适用风力和水力驱动的各种地质工况㊂既适用于碎软煤层定向钻进,也适用于顶底板硬岩钻进及孔中数据测量,防止发生孔中事故㊂增加探管测量㊁供电㊁传输部分的可靠性,延长孔中测量部分的平均无故障时间,降低传输系统的故障率和安全施工风险,提高钻孔利用率㊂(4)通过对无线电磁波随钻测量及孔中物探勘探技术的开发研究,实现多种数据实时监测㊂利用孔中信息形成闭环控制,停钻数据自动测量,深度自动记录,减少钻场人员数量和人为干预㊂建立钻孔实时数据成图,物探反演成图展示平台,实现钻孔测量与探测数字化,形成标准的解决方案,使井下钻孔动态数据与地面控制系统高度融合,进一步提高钻进效率,增强矿山安全风险防范能力㊂4结语地质条件复杂的煤层瓦斯抽采钻孔成孔深度浅,难以满足高产高效矿井对瓦斯超前区域精准治理的需求㊂无线电磁波技术发展为钻孔物探技术及孔中测量技术发展提供了机会,增加无线电磁波传输距离,提高可靠性并拓展适用性,有助于钻孔轨迹控制㊂对剩余煤层厚度及煤岩分界面识别等方面技术进行攻关,必将推动无线电磁波传输技术向更高智能和高质量的方向发展㊂受到井下近水平钻进和防爆型设计影响,矿用无线电磁波传输系统不能照搬油气所用的垂直孔用无线电磁波传输系统,应立足于当前煤矿回采及透明地质的发展实际,根据钻孔探测和测量的工程需求开展工作,从而进一步提高装备的智能化水平,服务地质透明建设㊂矿用无线电磁波随钻技术涉及电磁波传输技术㊁钻孔物探技术㊁数据采集技术等多学科融合,紧跟新一代数字化技术发展,充分借鉴其他领域的数据传输经验,并与地质勘查㊁矿山安全㊁智能钻探相结合,突破了制约孔中无缆数据传输的瓶颈㊂参考文献(R e f e r e n c e s):[1]于不凡.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册[M].北京:煤炭工业出版社,2002.Y U B u f a n.T e c h n i c a l m a n u a l o f c o a l m i n e g a s d i s a s t e rp r e v e n t i o n a n d u t i l i z a t i o n[M].B e i j i n:E m e r g e n c yM a n a g e m e n t P r e s s,2002.[2]张杰,蒋玉玺,姚宁平,等.九里山矿井下定向钻孔卡钻事故处理实践[J].煤矿安全,2012,43(11):125127.Z H A N G J i e,J I A N G Y u x i,Y A O N i n g p i n g,e t a l.T h e p r a c t i c e o f s t i c k i n g a c c i d e n t t r e a t m e n t f o r d i r e c-t i o n a l d r i l l i n g i n J i u l i s h a n c o a l m i n e[J].S a f e t y i n C o a lM i n e s,2012,43(11):125127.[3]刘京科.矿用电磁波随钻测量仪在定向钻进中的应用[J].煤炭技术,2019,38(4):174177.L I U J i n g k e.A p p l i c a t i o n o f m i n i n g e l e c t r o m a g n e t i cw a v e d r i l l i n g m e a s u r i n g i n s t r u m e n t i n d i r e c t i o n a l d r i l l-i n g[J].C o a l T e c h n o l o g y,2019,38(4):174177.[4]孙玉宁,王永龙,翟新献,等.松软突出煤层钻进困难的原因分析[J].煤炭学报,2012,37(1):117121.S U N Y u n i n g,W A N G Y o n g l o n g,Z H A I X i n x i a n,e ta l.A n a l y s i s o n r e a s o n s o f d r i l l i n g d i f f i c u l t y i n s o f t a n do u t b u r s t c o a l s e a m[J].J o u r n a l o f C h i n a C o a l S o c i e t y, 2012,37(1):117121.612024年2月地质装备[5]李乔乔,姚宁平,张杰.煤矿井下水平定向钻孔轨迹设计[J].煤矿安全,2011,42(12):5154.L I Q i a o q i a o,Y A O N i n g p i n g,Z H A N G J i e.T r a j e c t o r y d e s i g n o f h o r i z o n t a l d i r e c t i o n a l d r i l l i n g i n c o a l m i n e[J].S a f e t y i n C o a l M i n e s,2011,42(12):5154.[6]姚宁平.我国煤矿井下近水平定向钻进技术的发展[J].煤田地质与勘探,2008,36(4):7880.Y A O N i n g p i n g.D e v e l o p m e n t t r e n d o f n e a r l y h o r i z o n-t a l d i r e c t i o n a l d r i l l i n g t e c h n o l o g y i n c o a l m i n e s o f C h i-n a[J].C o a l G e o l o g y&E x p l o r a t i o n,2008,36(4):78 80.[7]方俊,李泉新,许超,等.松软突出煤层瓦斯抽采钻孔施工技术及发展趋势[J].煤炭科学技术,2018,46(5):130137.F A NG J u n,L I Q u a n x i n,X U C h a o,e t a l.C o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y a n d d e v e l o p m e n t t e n d e n c y o f g a s d r a i n a g e b o r e h o l e i n s o f t a n d o u t b u r s t s e a m[J].C o a l S c i e n c ea n d T e c h n o l o g y,2018,46(5):130137.[8]姚宁平,张杰,李泉新,等.煤矿井下梳状定向孔钻进技术研究与实践[J].煤炭科学技术,2012,40(5): 3034.Y A O N i n g p i n g,Z H A N G J i e,L I Q u a n x i n,e t a l.R e-s e a r c h m e n t a n d A p p l i c a t i o n o f C o m b T y p e D i r e c t i o n a lB o r e h o l e D r i l l i n g T e c h n o l o g y i n U n d e r g r o u n d M i n e[J].C o a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,2012,40(5):3034.[9]许超.基于复合钻进技术的煤层瓦斯抽采定向钻孔施工[J].煤矿安全,2015,46(4):130133.X U C h a o.D i r e c t i o n a l d r i l l i n g c o n s t r u c t i o n o f c o a l s e a m g a s d r a i n a g e b a s e d o n c o m p o u n d d r i l l i n g t e c h n o l-o g y[J].S a f e t y i n C o a l M i n e s,2015,46(4): 130133.[10]方俊.矿用有线地质导向随钻测量装置及钻进技术[J].煤炭科学技术,2017,45(11):168173.F A NG J u n.W i r e l i n e g e o s t e e r i n g MW D d e v i c e a n d d r i l l i n g t e c h n o l o g y f o r m i n e[J].C o a l S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y,2017,45(11):168173. [11]邵养涛,姚爱国,张明光.电磁波随钻遥测技术在钻井中的应用与发展[J].煤田地质与勘探,2007,35(3):7780.S H A O Y a n g t a o,Y A O A i g u o,Z H A N G M i n g g u a n g.A p p l i c a t i o n a n d d e v e l o p m e n t o f e l e c t r o-m a g n e t i c t e-l e m e t r y i n d r i l l i n g o p e r a t i o n[J].C o a l G e o l o g y&E x-p l o r a t i o n,2007,35(3):7780.[12]汪凯斌.Y S D C矿用电磁波随钻测量系统记载煤矿井下空气钻进中的应用[J].煤矿安全,2019,50(7): 153156.W A N G K a i b i n.Y S D C m i n e-u s e d e l e c t r o m a g n e t i c w a v e m e a s u r e m e n t w h i l e d r i l l i n g s y s t e m a n d i t s a p p l i-c a t i o n i n a i r d r i l l i n g f o r s o f t c o a l s e a m[J].S a f e t y i nC o a l M i n e s,2019,50(7):153156.[13]燕斌.M E M S加速度传感器在矿用随钻轨迹测量系统中的误差校正[J].煤田地质与勘探,2017,45(4):144148.Y A N B i n.E r r o r c o r r e c t i o n o f M E M S a c c e l e r a t i o n s e n-s o r u s e d f o r t r a j e c t o r y m e a s u r e m e n t w h i l e d r i l l i n g s y s-t e m[J].C o a l G e o l o g y&E x p l o r a t i o n,2017,45(4): 144148.[14]江浩,燕斌.基于P N I磁感式传感器的钻孔测斜仪的研制[J].煤田地质与勘探,2016,44(4):132135. J I A N G H a o,Y A N B i n.B o r e h o l e i n c l i n o m e t e r b a s e d o n P N I m a g n e t i c i n d u c t i o n s e n s o r[J].C o a l G e o l o g y&E x p l o r a t i o n,2016,44(4):132135.[15]薛琴.双倾角传感器在钻孔测斜仪中测量算法的校正[J].煤田地质与勘探,2007,35(6):7073.X U E Q i n.M e a s u r e m e n t a l g o r i t h m i c a d j u s t m e n t o f2-a x i s i n c l i n o m e t e r i n b o r e h o l e i n c l i n o m e t e r[J].C o a lG e o l o g y&E x p l o r a t i o n,2007,35(6):7073.[16]王小波.无线电磁波测量系统姿态精度的影响因素分析[J].煤田地质与勘探,2021,49(6):258264.W A N G X i a o b o.F a c t o r s a f f e c t i n g t h e a t t i t u d e a c c u r a c y o f w i r e l e s s e l e c t r o m a g n e t i c w a v e MW D s y s t e m[J].C o a l G e o l o g y&E x p l o r a t i o n,2021,49(6):258264.[17]王小波.影响本安电源可靠性的因素及解决方法[J].煤田地质与勘探,2013,41(4):7881.W A N G X i a o b o.T h e i n f l u e n c e f a c t o r s f o r t h e r e l i a b i l i-t y o f t h e i n t r i n s i c a l l y s a f e p o w e r[J].C o a l G e o l o g y&E x p l o r a t i o n,2013,41(4):7881.[18]刘再斌,刘程,刘文明,等.透明工作面多属性动态建模技术[J].煤炭学报,2020,45(7):26282635.L I U Z a i b i n,L I U C h e n g,L I U W e n m i n g,e t a l.M u l t i-a t t r i b u t e d y n a m i c m o d e l i n g t e c h n i q u e f o r t r a n s p a r e n tw o r k i n g f a c e[J].J o u r n a l o f C h i n a C o a l S o c i e t y,2020, 45(7):26282635.71。
国产无线随钻测量系统技术获突破
５ 爆管法与石棉水泥管
从 １世 纪４ 年代 ￣ ６ 年代 ，石 棉水 泥 管 广 泛 ９ ０ ｉ０ Ｊ 用于 饮 用水 、卫 生 下水 道 和雨 水 沟 管 道 ，但 是 由 于健康 问题 的出现 ，在 大部 分 产 品 中使 石 棉 的使 用 受 到 了 限制 ，并 且 美 国石 棉 水 泥管 的生 产 在３ ０
第 ４期
陈历新 译 ：爆管法 的进展
４ ５
他说 ： “ 着复合 管 的替换 材料 的 出现 ， 随 作 为可 选 择 的技 术 之一 ，爆 管法 应 该 处 于有 利 位 置 ，不 仅是 由于 水 工业 还 是 因为 侧 向污水 管 道 替
换 市场 的发展 。”
石 棉水 泥管 的构成 是 由普 通水 泥 、水 、硅 土 或 硅 土含 物 材料 和石 棉纤 维 组 成 ，这种 管 材非 常 适合 于爆 管 法施 工 。然 而 ，石 棉水 泥管 的爆破 碎 片可 能 出现 落人 规 定废 料 的类别 中 ，以引起 工 程
摘自 《 新文化报 》
然 而 ，现今 许 多 石棉 水 泥 管 依然 存 留在 地下 现 有 的水 和 污水 系 统 中 ，一个 ｇＫ ｎ ｏ ｓｅｎ ｑ ｅｔ ｎＡ ｐｒ Ｖ 的 出 品公 司在 ２ ０ 年 Ｕ Ｔ ｓｏ 报 道 说 它 有 近 ０ ８ Ｃ ｈ ｗ上
６ ０ ０ 英里 。Ｖ ｎＡ ｐ ｒ是 Ｈ Ｒ有 限公 司 的一 个 ３０ ０ ｏ ｓ ｅｎ Ｄ
议与适当的管理机构协商在那些所受限制的工程 区域应 用爆 破石棉 水 泥管法 。
译 自 ： ＜ ｎｅ ｒ ｎ ｏｓｕｔｎ２０． Ｕ ｄｒ ｏ ｄ ｎｔ ｃｏ＞０９１ ｇｕ Ｃ ｒ ｉ １
胡远彪 校
高 级项 目经 理 。许 多 管道 已经 达 到 了有 效 寿命 的 末端 并需要 替换在北京石油机械厂 （ 简称北石厂 ） 仪器中心召开的无线随钻系统应用总结会上 ， 有关专家评价 认为 ， 北石厂生产的无线随钻系统在东北地区使用过程中，经受住恶劣工况的考验，数据传输及时 ，中靶率 高， 表现出高可靠性 ， 证明这一系统技术已日 臻成熟。 这套无线随钻测量仪产品于２０ 年正式推向市场 ，曾多次在不 同油 田现场使用 ，情况 良好。２ ０年１ ０８ ０９ １ 月，这一产品又被投入东北地区使用 ， 在极度低温、高泥浆黏度和高含沙量等恶劣工况下，连续钻井７ 口，现 场应用顺利 ，测量数据和邻井资料有高度的一致性 ， 客户给予高度评价。此次成功应用 ，充分证明北石随钻 仪器产 品已达到国 内领先水平 。 据介绍，随钻测量系统是一种钻井井下工具。工作原理是 ，钻井过程 中通过钻杆把仪器放人井底，能测 量井斜 、方位 、工 具 面等数 据 ，指 引钻 头 向 目的层 位钻进 ，是钻探定 向井过程 中不可缺少 的技术手段 。无线 随钻测 量仪现场应 用说 明 ，对 于油 田区块 的后期 开发 ，这个 产品能够满 足定 向轨 迹测量 的要 求 ，在水平 井 、 分支井等特殊工艺井中有广泛的应用前景。
一种新型的MWD无线随钻测量系统
司钻阅读器ｌ ｌ图形记录仪
图１系统框图
该系统通过无磁钻铤中井下仪器测量短节的传感 器感受定向数据，包括井斜角、方位角、工具面等井下
图２旋转阀脉冲发生器系统组成框图
该脉冲发生器采用自适应反馈控制系统，当外界 原因使被控量偏离期望值而出现偏差时，会产生一个
第一作者简介：李军，男，１９６８生，工程师，１９９６年毕业于石油大学计算机应用技术专业，现在胜利油田钻井工艺研究院自动化所工作，主要从事 ＭｗＤ／ＬｗＤ随钻测量仪器的研究开发和现场应用工作。邮编：２５７０１７
·３０·
·仪器设备·
石油仪器
ＰＥ，ｒＲＯＬＥＵＭ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ
２００６年０４月
一种新型的ＭｗＤ无线随钻测量系统
李 军 马 哲 杨锦舟 韩建来
（胜利油田钻井工艺研究院 山东东营）
摘 要：文章介绍了一种新型的ＭｗＤ无线随钻测量系统（ＡＰｓ旋转阀定向测量系统）的结构组成与工作原理，阐述了 该系统中旋转阀脉冲发生器的功能特点，分析了该系统在现场应用中出现的问题，提出阀系结构的技术改进及软件升级 的具体方法，通过现场实践，该系统能够满足应用需求，具有广泛的应用前景。 关键词：ＭｗＤ；工作原理；旋转阀脉冲发生器；控制模块
３技术改进
３．１阀系结构改进 阀系结构的改进有以下几方面：脉冲发生器的定
子、转子倒置设计，降低了转子克服泥浆流量转动的驱 动扭矩；改变转子结构以达到减少液体阻力的作用；脉 冲驱动模块中的驱动轴直径改细，以减小加在轴上的 应力，提高驱动能力的目的；电子控制电路增加数字滤 波功能，达到消除噪声的目的。改进后定子转子结构 示意如图５所示。
在高１０平１井、辛５３斜６井上使用该系统时发 现：在供电电池仍有余量的情况下，实际使用时电池能 量却已耗完，经过分析认为：在正常钻进过程中，钻柱 内高压泥浆作用在转子上表面，产生侧向波努力，阻止 转子进行正常的开关动作，使得需要消耗更多的电池 能量去驱动转子的开关，即控制电路不断试图打开关 闭转子状态，能耗过大造成电池能量耗完。
无线随钻测量系统的研究开发的开题报告
无线随钻测量系统的研究开发的开题报告一、研究背景和意义无线随钻测量系统是一种可实现井下钻井监测和数据采集的新型技术。
传统的钻井监测和数据采集方式需要人工操作、数据传输困难、工作效率低下，而无线随钻测量系统可以实现远距离、自动化、实时性等优点，提高了井下钻井安全和作业效率，降低了人工操作风险和劳动强度，具有重要的技术和经济价值。
二、研究目标和内容本研究旨在开发实现一套稳定、高效、实用的无线随钻测量系统，主要包括以下内容：1. 系统硬件设计：研究开发符合井下作业环境的测量设备、通信设备和控制设备等，并设计合适的开发板和载板。
2. 系统软件设计：研究开发合适的无线传输协议、数据采集和处理算法，实现数据的远距离传输、实时监控和井底智能化控制。
3. 系统测试与实验：对研制的系统进行实验验证和综合测试，检测系统的性能指标，完善系统的功能和性能。
三、研究方法和技术路线1. 硬件设计：采用EDA工具进行电路板设计，以硬件综合平台进行可编程逻辑电路设计，结合汽车电子与通讯电子的设计经验，开发出符合井下作业环境的测量设备、通信设备和控制设备等。
2. 软件设计：采用C语言和汇编语言编程，在ARM和FPGA等芯片平台开发无线传输协议、数据采集与处理算法，并对嵌入式数据库及其存储方案进行设计和实现。
3. 系统测试与实验：基于模拟器和硬件平台进行模拟测试，并在实验室和现场进行综合测试和应用试验，对系统的性能进行测试和优化。
四、预期成果和社会效益本研究预期实现一个稳定、高效、实用的无线随钻测量系统，具有以下几点预期成果和社会效益：1. 设计实现一套可靠的硬件平台，包括测量设备、通信设备和控制设备等，满足井下作业环境的要求。
2. 研究开发一套高效可靠的软件系统，实现井下数据采集和监测，并能够对井下设备进行实时控制。
3. 完成对该系统的实验验证和综合测试，验证其性能指标，优化其功能和性能。
4. 推广应用该系统，提高井下作业安全、效率和智能化水平，具有广泛的社会应用前景和经济价值。
【CN109779613A】一种钻孔轨迹测量与可视化系统及方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910113575.7(22)申请日 2019.02.14(71)申请人 中国矿业大学（北京）地址 100083 北京市海淀区学院路丁11号(72)发明人 李成武 解北京 艾迪昊 王启飞 (51)Int.Cl.E21B 47/022(2012.01)E21B 47/017(2012.01)E21B 47/26(2012.01)E21B 23/08(2006.01)E21B 23/14(2006.01)(54)发明名称一种钻孔轨迹测量与可视化系统及方法(57)摘要本发明公开一种钻孔轨迹测量与可视化系统与方法，该系统包括姿态数据采集设备、密封保护装置、测量设备推进机构、牵引装置和钻孔轨迹可视化软件；该方法包括以下步骤：一、将钻孔轨迹测量设备打开电源开关后塞入钻杆中的注水孔；二、将钻孔轨迹测量设备推入钻杆前端钻头附近；三、使用连接线拽出钻孔轨迹测量设备；步骤四、采用钻孔轨迹可视化软件分析处理数据得到钻孔轨迹；所述推进机构包括水力推进、高压气体推进和钛合金软杆推进这三种。
本发明能准确测量钻孔轨迹，提高钻孔施工质量，保障矿山安全。
权利要求书2页 说明书4页 附图2页CN 109779613 A 2019.05.21C N 109779613A权 利 要 求 书1/2页CN 109779613 A1.一种钻孔轨迹测量与可视化系统，其特征在于：包括姿态数据采集设备、密封保护装置、推进机构、牵引装置以及可视化软件；所述姿态数据采集设备包括电源模块、姿态数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块，所述电源模块包括对设备进行供电的电池及变压模块，所述姿态数据采集模块包括传感器以及和外部配合使用的接插件，所述数据处理模块为主处理器，所述数据存储模块对姿态数据进行存储，所述姿态数据采集模块将采集到的数据通过I2C接口传输到数据处理模块，所述数据处理模块通过自带的I2C接口接收姿态数据采集模块发送的数据，所述数据存储模块通过SPI接口将数据处理模块发出的姿态数据进行存储；所述密封保护装置包括用于装入数据采集设备的金属保护筒、位于金属保护筒后端的金属尾翼、用于拽出数据采集设备的连接线、位于金属尾翼后端用于固定连接线的连接孔、包裹在金属保护筒周围的橡胶保护套、用于固定橡胶保护套的固定键帽，用于密封的金属盖以及橡胶保护盖；推进机构推动所述姿态数据采集设备在钻杆注水孔中运动，牵引装置将所述姿态数据采集设备由钻杆中拽出，可视化软件对姿态数据进行分析并可视化钻孔轨迹。
矿井钻孔智能设计与轨迹监测分析成套技术
《防治煤与瓦斯突出细则》关于建立“矿井钻孔智能设计与轨迹监测分析成套技术”相应条款内容第九条鼓励煤矿企业、煤矿和科研单位开展防突新技术、新装备、新工艺、新材料的研究、试验和推广应用。
第四十五条区域预测或者区域措施效果检验测定瓦斯压力、瓦斯含量等参数时，应当记录测试时间、测试点位置、钻孔竣工轨迹及参数、钻进异常现象、取样及测试情况、测定结果和人员等信息。
测试点及测定钻孔轨迹应当在瓦斯地质图或者防突措施竣工图上标注。
区域预测报告和区域防突措施效果检验报告，应当附包含测定钻孔记录和测定结果等数据费料的表单，记录和表单由测定人员及其部门负责人审核签字。
第四十七条区域预测、区域预抽、区域效果检验等钻孔施工应当采用视频监控等手段检查确认钻孔深度，并建立核查分析制度。
深度超过12Om的预抽瓦斯钻孔应当每10个钻孔至少测定2个钻孔的轨迹, 深度60〜120m的应当每10个钻孔至少测定1个钻孔的轨迹。
对穿层预抽瓦斯钻孔实际见（止）煤与设计见（止）煤长度误差超过三分之一的钻孔应当测定该钻孔轨迹。
当钻孔控制范围不足或者存在空白区域时，必须补充区域防突措施。
预抽煤层瓦斯时应当记录每个钻孔的接抽时间，定期测定钻孔的浓度、负压；分单元安装抽采自动计量装置，按措施效果检验单元分别监测或者检测管道瓦斯的浓度、负压、流量、温度、一氧化碳等，自动计量或者统计计算单元的瓦斯抽采量。
抽采自动计量数据或者统计计算数据作为预抽效果检验的基础数据。
矿井钻孔智能设计与轨迹监测分析成套技术一、项目概述矿井钻孔智能设计与轨迹监测分析成套技术，是中煤科工集团重庆研究院有限公司（以下简称“重庆煤科院”），在国家“十二五”科技支撑计划、国家“十二五”科技重大专项、国家自然科学基金、国家重点基础研究发展计划（973计划）等多项国家级项目的资助下，历经多年研发成功的煤矿实用新型成套技术、产品。
矿井钻孔智能设计与轨迹监测分析成套技术，基于重庆煤科院自主研发的钻孔轨迹随钻测量装置和配套的系列专业分析软件，实现了不同类型钻孔的智能设计、钻孔轨迹随钻测量、施工钻孔自动成图、钻探效果智能分析与三维展示、防突钻孔布置缺陷自动评价，解决了传统模式下钻孔设计、施工、成图分析中存在的众多问题，如：钻孔设计和成图工作量大、效率低、精度差，设计难以实现最优化；缺少有效的钻孔轨迹测量手段，钻孔施工和验收“重数量，轻质量”；基于理想状态下直线钻孔轨迹的钻探分析和防突效果评价，容易产生误判，留下安全隐患等。
矿用水平钻机钻孔轨迹测量与跟踪方法研究
矿用水平钻机钻孔轨迹测量与跟踪方法研究本文是山西煤基低碳联合基金项目(U1510112)的重要组成部分,也是2014年晋煤集团科技攻关项目的主体内容。
它是针对煤矿井下水平定向钻机钻孔轨迹无法快速、准确跟踪设计轨迹的问题而提出的。
随着我国煤层气产业的快速发展,矿用水平定向钻机应用越来越广泛,其轨迹测量和跟踪的准确性和快速性直接影响着开采效率和生产安全。
多年来,矿用水平定向钻机一直依靠进口,由于其技术封锁、配件周期长、服务不及时等问题严重制约着煤层气产业的发展。
尽管我国目前众多煤机企业在研制水平钻机台体方面已经有了长足发展,但是鉴于其专长侧重于机械设计,在随钻测斜技术、钻孔轨迹跟踪技术方面跟国外的差距仍然比较大。
因此,研究具有自主知识产权和国际先进水平的水平定向钻机钻孔轨迹测斜系统及跟踪技术具有重要的现实意义和重大的经济价值。
本文以矿用水平钻机(包括矿用水平千米定向钻机和矿用普通回转钻机)为研究对象,在广范调研国内外近水平钻孔轨迹测斜技术和控制技术的基础上,自主开发了可适用于矿用普通回转钻机的随钻测斜系统,并就其测量技术、校正方法和抗磁干扰方法,以及水平千米定向钻机钻孔轨迹跟踪技术,展开了深入研究,具体研究内容如下:(1)随钻测斜系统是煤矿井下水平钻机的重要组成部分,主要用于对其所钻钻孔进行测量和轨迹绘制。
本文针对普通回转钻机的功能和技术要求,结合煤矿现场的作业规程和钻进工艺,提出了离线式数据同步法,并基于该方法开发了离线式随钻测斜系统,即孔底姿态测量单元(探管)、孔口数据同步单元(同步仪)和上位机轨迹分析软件三部分。
该系统在不改变回转钻机结构和钻进工艺的前提下,使其具备了轨迹绘制功能。
(2)随钻测斜系统姿态测量单元的校正是轨迹精确绘制的重要保证。
本文针对现有随钻测斜系统姿态测量单元校正方法落后,校正成本高昂,校正精度低,并且存在校正后不良姿态点的问题,本文深入研究了其传感器模型(三轴加速度计-三轴磁强计-载具坐标系)的误差来源,以及现有的基本校正方法,特别是无外部参考的低成本校正方法,进而提出了适用于多矢量传感器的组合校正策略。
钻孔轨迹测量技术及应用研究
钻孔轨迹测量技术及应用研究
钻孔轨迹测量技术及应用研究
刘喜龙*，张军，赵明校，胡航
【摘要】摘要：在煤矿井下钻孔施工中，由于缺少控制钻孔轨迹的螺杆钻具和测斜系统，导致施工出来的钻孔轨迹和设计存在很大的偏差，但这种偏差如果不进行实际的轨迹测量根本无法知道其具体的偏差位置；研究了目前市面上的几种钻孔轨迹测量技术装备及其应用的效果。
【期刊名称】西部探矿工程
【年(卷),期】2016(028)011
【总页数】4
【关键词】钻孔；轨迹；测量；技术
1 概述
现在，煤矿对所施工的钻孔空间轨迹控制的要求越来越高，钻孔施工过程中，由于地球引力、岩层因素以及工艺技术等方面的影响，实际钻孔轨迹都存在于偏离设计轨迹的现象，因此，如何精确测量钻孔轨迹是一项需要研究的课题[1-5]。
煤矿井下各种钻孔的施工有2个基本目标，其一是保证钻孔能准确的钻至预定的层位，其二是降低钻孔成本。
而这2个目标要同时实现却是相互矛盾的[6-9]。
为了能保证钻孔准确的钻进至预定的层位必须使用定向钻机进行钻进，而定向钻进成本高，维护成本也高。
普通钻机钻进成本低，但却难以准确的钻进至预定的层位，甚至都很难了解钻孔终孔位置。
所以对普通钻机的钻孔轨迹进行测量就显得尤为重要[10-12]。
2 钻孔轨迹测量方法。
回转钻进钻孔轨迹测量系统[实用新型专利]
![回转钻进钻孔轨迹测量系统[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/2fb6e4050975f46526d3e108.png)
专利名称：回转钻进钻孔轨迹测量系统
专利类型：实用新型专利
发明人：汪琦,李群峰,肖建涛,刘志辉,肖文磊申请号：CN201220472169.3
申请日：20120917
公开号：CN203189005U
公开日：
20130911
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种回转钻进钻孔轨迹测量系统，它包括相互通讯连接的测量探管和同步器，其中测量探管位于无磁钻铤内部，同步器位于孔口；测量探管中设置轨迹测量仪，轨迹测量仪包括数据采集电路，数据采集电路实时采集X、Y、Z三个方向的加速度信号和大地磁场信号，信号经过处理后送入CPU控制电路Ⅰ中；CPU控制电路Ⅰ根据加速度信号和大地磁场信号计算得到钻头的钻进轨迹参数，然后把所得的钻进轨迹参数进行存储；同步器采集孔口巷道内工人的操作参数，并读取测量探管内存储的钻进轨迹参数，且对数据进行存储。
本方案既满足了方便使用，节约生产了生产成本，又能测量完整、真实的钻孔轨迹，防止了因钻孔坍塌而不能测量出完整的钻孔轨迹。
申请人：郑州士奇测控技术有限公司
地址：450001 河南省郑州市高新区冬青街17号
国籍：CN
代理机构：郑州中原专利事务所有限公司
更多信息请下载全文后查看。
无线随钻测量传输系统概述
技术应用与研究目前，无线随钻测量传输系统已广泛的应用到定向井、水平井施工过程中。
在上世纪30年代就已经产生了随钻测量的概念，直到50年代后期，泥浆正脉冲传输系统的实现，使得随钻测量实现了突破性的发展，也即打开了无线随钻测量传输系统发展的序幕。
在随后的几十年里，定向井、水平井施工任务的增多，引发了随钻测量技术的快速发展，但是收到其相关行业（通讯协议、电子器件等）水平的限制，其发展趋势较为缓慢。
在最近十多年的时间里，各大石油公司和石油高校对无线随钻测量传输系统的科研力量不断增加，也促使了各种无线随钻测量传输系统的进一步完善，并大规模的应用到了实际生产过程中。
一、无线随钻测量传输方式目前，无线随钻测量传输系统依据其传输介质可分为三大类：泥浆脉冲传输方式、电磁波传输方式、声波传输方式。
其中以泥浆脉冲传输方式技术最为成熟，应用最为广泛；其次为电磁波传输方式，由于其使用受到的限制较多，所以只适合某些特定的区域；最后为声波传输方式，目前还没有商业化应用，只有现场试验成功的新闻报道。
1.泥浆脉冲传输方式泥浆脉冲传输方式以泥浆为传输介质，根据其脉冲生产的机理不同可以分为两类：节流型脉冲发生器和泄流型脉冲发生器。
又可以根据工作原理的不同将其划分为：正脉冲传输方式、负脉冲传输方式、连续波传输方式。
其中正脉冲传输方式和连续波传输方式属于节流型信号发生器，而负脉冲传输方式属于泄流型信号发生器。
（1）正脉冲传输方式。
井下仪器的脉冲发生器部分的主要由一个针阀和小孔组成，测斜探管将测量得到的数据发送给脉冲发生器，脉冲发生器根据数据编码规则将数据编码，然后操纵针阀的上下运行，从而改变针阀和小孔的相对位置，也就改变了钻井液流道的面积，进而引起立管中泥浆压力的变化，以泥浆压力波的形式将数据传输到地面。
（2）负脉冲传输方式。
负脉冲传输方式和正脉冲传输方式的原理基本一致，但是其实现方式不同。
通过上述可知正脉冲是减小泥浆的流道面积而引起立管压力的升高，而负脉冲是增大泥浆的流道面积而引起立管压力的下降。
回转钻孔实时轨迹随钻测量装置[实用新型专利]
![回转钻孔实时轨迹随钻测量装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/985223f86c175f0e7dd137cd.png)
专利名称：回转钻孔实时轨迹随钻测量装置
专利类型：实用新型专利
发明人：黄麟森,王清峰,宋辉,王国震,张先韬,肖玉清,王宇,胡小林
申请号：CN201320597765.9
申请日：20130926
公开号：CN203476317U
公开日：
20140312
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种回转钻孔实时轨迹随钻测量装置，包括钻机、钻杆、钻头、探管和防爆计算机、设置于钻杆内的密封信号线；探管内设置有用于获取钻头位置的倾角和方位角的测量装置；测量装置将获取的信号通过密封信号线将信号数据传输至位于孔口的防爆计算机；防爆计算机用于接收并处理信号数据以及显示钻头的实际钻孔轨迹。
本实用新型提供的装置对钻进进度影响较小，整体使用简单、方便、快速、准确。
能够适应普通回转钻机轨迹测量，有广阔市场应用前景。
申请人：中煤科工集团重庆研究院有限公司
地址：400050 重庆市九龙坡区二郎科城路6号
国籍：CN
代理机构：北京同恒源知识产权代理有限公司
代理人：赵荣之
更多信息请下载全文后查看。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
新型矿用普通回转钻机无线钻孔 轨迹测量系统的研发
赵玮烨
（ ４ ８ ０ ０ ６ ） 山西晋煤集团技术研究院有限责任公司， 山西 晋城㊀０
摘要： 为解决复杂地质条件下普通回转钻机钻孔轨迹测量问题， 利用空间加速度和磁阻传感器技术， 研制了与普通回转钻机配套使用的无线钻孔轨迹测量系统。工业试验表明， 该系统具有高精度、 高稳 定性、 小型化及低耗能的特点。 关键词： 钻孔轨迹测量； 高精度； 千米定向钻机在全国各大矿区成功推 在瓦斯抽采、 地质构造定位、 承压水区域导 广应用， 。但是， 水等方面发挥了重要的作用 随着煤矿大 部分矿区逐渐面临开采复杂地 规模高强度的开采， 质条件下的煤炭资源。 实践证明， 定向钻探工艺主 要适用于地质条件稳定的煤层， 在构造发育、 地质条 件复杂的松软破碎煤层中， 由于定向钻探施工过程 中钻杆不旋转， 排渣情况较普通钻进工艺差， 极易发 生卡钻、 埋钻等事故， 甚至会发生钻杆抱死无法退钻 等情况， 造成巨大的经济损失， 导致定向钻孔的成孔 率及成孔效率大幅度降低
Ｔ Ｄ ４ １ ； Ｔ Ｄ １ ７ ８ ㊀㊀㊀文献标志码： Ａ ㊀㊀㊀文章编号： １ ０ ０ ３－ ０ ５ ０ ６ （ ２ ０ １ ７ ） １ ２－ ０ １ ７ ２－ ０ ４ 中图分类号：
Ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｗ ｉ ｒ ｅ ｌ ｅ ｓ ｓ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇｈ ｏ ｌ ｅｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｆ ｏ ｒ ｎ ｅ ｗｍｉ ｎ ｅｃ ｏ ｍｍｏ ｎｒ ｏ ｔ ａ ｒ ｙｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ
Ｚ ｈ ａ ｏＷｅ ｉ ｙ ｅ
（ Ｊ ｉ ｎ ｃ ｈ ｅ ｎ ｇＡ ｎ ｔ ｈ ｒ ａ ｃ ｉ ｔ ｅ Ｍ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇＧ ｒ ｏ ｕ ｐＴ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙＲ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈＩ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ， Ｊ ｉ ｎ ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ㊀０ ４ ８ ０ ０ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ） Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｏ ｆ ｂ ｏ ｒ ｅ ｈ ｏ ｌ ｅ ｔ ｒ ａ ｊ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｙ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ａ ｒ ｙ ｒ ｏ ｔ ａ ｒ ｙ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｒ ｉ ｇ ｓ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｃ ｏ ｍ ｐ ｌ ｅ ｘ ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ， ａ ｗ ｉ ｒ ｅ ｌ ｅ ｓ ｓ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｔ ｒ ａ ｊ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｙ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｃ ｏ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｄｗ ｉ ｔ ｈｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ ｒ ｏ ｔ ａ ｒ ｙ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｒ ｉ ｇ ｓ ｗ ａ ｓ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｄｂ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｓ ｐ ａ ｃ ｅ ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｎ ｄｍ ａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｏ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ｉ ｖ ｅｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ．Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ ｔ ｅ ｓ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｈ ａ ｓ ｔ ｈ ｅｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ， ｈ ｉ ｇ ｈｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ， ｍ ｉ ｎ ｉ ａ ｔ ｕ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｎ ｄｌ ｏ ｗｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ： ｂ ｏ ｒ ｅ ｈ ｏ ｌ ｅｔ ｒ ａ ｊ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｙｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ； ｈ ｉ ｇ ｈｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ； ｓ ｕ ｒ ｖ ｅ ｙｔ ｕ ｂ ｅ ； ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ； ｗ ｉ ｒ ｅ ｌ ｅ ｓ ｓ
。
面对复杂地质条件下钻孔施工， 采用普通钻机 进行回转钻进较定向钻孔更具有优势。但是传统的 回转钻进施工工艺无法对钻孔轨迹、 空间位置进行
２ ０ １ ７－ １ ０－ １ ０ ； Ｏ Ｉ ： １ ０ ． １ ９ ３ ８ ９ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． １ ０ ０ ３－ ０ ５ ０ ６ ． ２ ０ １ ７ ． １ ２ ． ０ ３ ６ 收稿日期： 责任编辑： 刘欢欢㊀㊀Ｄ １ ９ ８ ２ —） ， ２ ０ ０ ７年毕业于兰州交通大学， 作者简介： 赵玮烨（ 男， 山西晋城人， 工程师， 硕士， 现从事煤矿机电管理工作。 Ｊ ］ ． ２ ０ １ ７ ， ３ ９ （ １ ２ ） ： １ ７ ２ １ ７ ５ ． 引用格式： 赵玮烨． 新型矿用普通回转钻机无线钻孔轨迹测量系统的研发［ 能源与环保， Ｚ ｈ ａ ｏＷｅ ｉ ｙ ｅ ． Ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｗ ｉ ｒ ｅ ｌ ｅ ｓ ｓ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｈ ｏ ｌ ｅ ｍ ｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｆ ｏ ｒ ｎ ｅ ｗｍ ｉ ｎ ｅ ｃ ｏ ｍ ｍ ｏ ｎｒ ｏ ｔ ａ ｒ ｙ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｍ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ［ Ｊ ］ ． Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ａ ｎ ｄＥ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ２ ０ １ ７ ， ３ ９ （ １ ２ ） ： １ ７ ２ １ ７ ５ ．
［ ５ ８ ］ ［ １ ４ ］
精确的测量， 容易出现钻进盲区。 本文研制了一种与普通回转钻机配套使用的钻 可以实现对钻孔轨迹、 空间位置的 孔轨迹测量系统， 精确定位。
１ ㊀技术方案
首先调研普通钻机施工工艺、 钻孔的深度等， 再 利用煤矿地质学、 地球物理勘探学、 有限元仿真模 拟、 结构强度计算和电子技术等理论， 在确保测量精 度和稳定安全的前提下， 研发了无线钻孔轨迹测量 系统。该系统利用双轴加速度传感器和磁阻传感 器， 使测量探管对钻孔轨迹的倾角、 方位角进行测 量， 并通过测量仪同步主机实现测量时间同步记录， 再将测量数据导入计算机， 通过数据处理软件进行 钻孔轨迹图的绘制。 系统工作原理如图 １所示。
㊀第 ３ ９卷第 １ ２期 ㊀２ ０ １ ７年 １ ２月
能㊀源㊀与㊀环㊀保
Ｃ ｈ ｉ ｎ ａＥ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙａ ｎ ｄＥ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｖ ｏ ｌ ３ ９ ㊀Ｎ ｏ １ ２ ㊀ Ｄ ｅ ｃ ． ㊀ ２ ０ １ ７ ㊀