一種礦用隨鉆式鉆孔軌跡檢測方法、鉆桿及系統技術方案

本發明專利技術涉及一種礦用隨鉆式鉆孔軌跡檢測方法、鉆桿及系統，方法的步驟如下：1)：觸發鉆桿上的姿態檢測裝置，姿態檢測裝置被觸發時，將檢測到的姿態信息編碼，并發射包含編碼信息的彈性波，通過鉆孔反向的路徑回傳；2)：接收所述包含編碼信息的彈性波，對該彈性波進行解析，獲取對應鉆桿的姿態信息；鉆桿上設有姿態檢測裝置，該姿態檢測裝置包括CPU、電池、編解碼單元、姿態檢測傳感器和彈性波發射模塊；一種隨鉆鉆孔軌跡檢測系統，包括測量主機和上述鉆桿，測量主機驅動連接一個用于發射、接收彈性波的第一彈性波收發模塊。通過本發明專利技術提供的鉆孔深度檢測方法，可以實現在線式的鉆孔軌跡檢測。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種礦用隨鉆式鉆孔軌跡檢測方法，并涉及適用于該方法的鉆桿及系統。
技術介紹
煤礦在進行采煤作業前，通常會先進行地質勘探，以查明煤層、巖石、水的地質分布，有瓦斯的煤礦通常需要進行瓦斯抽放；進行這些作業主要靠在煤層或巖層中打入一定數量的鉆孔。而煤礦井下的鉆孔軌跡和鉆孔深度的準確量對于衡量煤礦瓦斯抽采孔、探放水孔作業質量具有重要意義。目前煤礦井下現有的鉆孔深度測量方法，大多采用人工記桿數的方法，但在桿數較多時容易出現漏計、誤計的問題。也有使用儀器直接測量的產品，但是普遍存在安裝復雜、計量不準、誤差大的問題。申請號為201420863880.0的技術專利《礦用隨鉆式鉆孔軌跡測量系統》公開了這樣的一種技術方案：測量系統包括測量探桿，測量探桿中設有主控制器，用于測量空間姿態的姿態檢測傳感器，所述的測量探桿中設有用于檢測測量桿處于運動、靜止狀態的運動狀態測量器。主控制器根據運動狀態測量器的輸出，在測量探桿由運動狀態轉為完全靜止狀態時，主控制器發出測量信號，控制所述姿態檢測傳感器進行空間姿態測量。這種方案，姿態檢測傳感器測量得到的空間姿態信息存儲在存儲器中，為了得到鉆孔軌跡需要將整個鉆孔中的鉆桿全部拔出后，從各個鉆桿的存儲器中得到鉆孔過程中的空間姿態信息。因此，這種鉆孔軌跡的測量是一種離線式的測量，不能夠在鉆孔過程中進行檢測，不利于在鉆孔過程中掌握鉆孔的過程。另外，上述方案為了節省鉆桿中的電池電量，設定在靜止時開始工作進行空間姿態的檢測。所以需要一個加速度傳感器來判斷鉆孔的靜止、運動姿態，造成鉆桿的成本、體積的增加。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種礦用隨鉆式鉆孔軌跡檢測方法，用以解決現有技術中煤礦井下鉆孔軌跡測量是離線方式，無法在線檢測的問題。同時，本專利技術還提供了應用上述方法的檢測系統，以及鉆桿。為實現上述目的，本專利技術的方案包括：一種礦用隨鉆式鉆孔軌跡檢測方法，步驟如下：步驟1)：觸發鉆桿上的姿態檢測裝置，姿態檢測裝置被觸發時，將檢測到的姿態信息編碼，并發射包含編碼信息的彈性波，通過鉆孔反向的路徑回傳，該包含編碼信息的彈性波沿鉆桿傳播回鉆機處；步驟2)：接收所述包含編碼信息的彈性波，對該彈性波進行解析，獲取對應鉆桿的姿態信息。進一步的，所述觸發鉆桿上的姿態檢測裝置的方式為：在鉆機處，沿鉆孔正向路徑發射彈性波，彈性波沿著鉆桿傳播；當彈性波抵達鉆桿時，鉆桿上的姿態檢測裝置被觸發。優選的，所述步驟2)中，在鉆桿上的姿態檢測裝置被觸發后，開始工作，檢測鉆桿的姿態信息。進一步的，所述軌跡檢測方法包括鉆孔深度檢測方法：在鉆機處，沿鉆孔正向路徑發射彈性波，彈性波沿著鉆桿傳播，達到最前端的鉆桿時，彈性波反射，通過接收反射的彈性波，測量發射與接收彈性波的時間差，從而計算鉆孔深度。同時，本專利技術還提供了適用于本專利技術礦用隨鉆式鉆孔軌跡檢測方法的一種鉆桿，所述鉆桿上設有姿態檢測裝置，該姿態檢測裝置包括CPU、電池、編解碼單元、姿態檢測傳感器和彈性波發射模塊，以及一個用于觸發彈性波發射模塊發射彈性波的觸發模塊。優選的，所述觸發模塊為彈性波接收模塊，所述姿態檢測傳感器為電子羅盤或陀螺儀。優選的，所述姿態檢測傳感器是電子羅盤，所述鉆桿包括鉆桿本體與鉆桿本體上軸向連接的無磁探管，所述電子羅盤設于所述無磁探管內。再者，本專利技術還提供了適用于上述礦用隨鉆式鉆孔軌跡檢測方法的一種系統，包括測量主機和鉆桿，測量主機驅動連接一個用于發射、接收彈性波的第一彈性波收發模塊，所述鉆桿上設有姿態檢測裝置，該姿態檢測裝置包括CPU、編解碼單元、姿態檢測傳感器和第二彈性波收發模塊。優選的，所述姿態檢測傳感器為電子羅盤或陀螺儀。本專利技術的鉆孔深度檢測方法，是一種在線式的檢測方法，姿態檢測裝置將檢測到的姿態信息加載到回傳的彈性波上進行回傳，從而利用彈性波沿鉆桿的傳播實現了姿態信息的在線采集。進一步的，在鉆到一定深度時，沿鉆桿路徑發射彈性波，彈性波在沿鉆桿傳播過程中會觸發鉆桿上的姿態檢測裝置，相對于其他的觸發姿態檢測裝置的方式，觸發的時機容易掌握，而且在鉆桿上同時設置彈性波接收與發射裝置，優化利用硬件資源。而且，通過測量彈性波的發射與反射時間差，還能夠直接獲得鉆孔深度，充分利用了彈性波收發模塊的功能。同時本專利技術的方法操作相對簡單。進一步的，在觸發時，姿態檢測裝置才開始檢測，從而能夠節省鉆桿上的電池電量。本專利技術提供的鉆桿，能夠應用上述方法。本專利技術提供的一種礦用隨鉆式鉆孔軌跡檢測系統，通過第一彈性波收發模塊、第二彈性波收發模塊和測量主機的設置，能夠快速準確的測得鉆桿姿態和鉆孔深度，從而結合得到鉆孔軌跡，，能夠實時監測鉆孔軌跡。附圖說明圖1是本專利技術的系統示意圖；圖2是主機結構示意圖；圖3是姿態檢測裝置結構示意圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術做進一步詳細的說明。礦用隨鉆式鉆孔軌跡檢測系統的實施例本專利技術提供的一種礦用隨鉆式鉆孔軌跡檢測系統，如圖1所示包括測量主機1和鉆桿2，測量主機還驅動連接一個用于接收和發送彈性波的第一彈性波收發模塊3。如圖2所示，測量主機包括中央處理器、人機界面、存儲單元以及編解碼單元，人機界面、存儲單元、編解碼單元均與中央處理器連接，編解碼單元還驅動連接所述用于接收和發送彈性波的第一彈性波收發模塊3；編解碼單元用于將第一彈性波收發模塊接收到的彈性波進行解碼后傳輸給中央處理器，同時還將中央處理器需要發送的信號進行編碼后傳輸給第一彈性波收發模塊發送出去；中央處理器用于處理接收到的信號，處理完成后傳輸到存儲器單元進行存儲，還可以將所有數據進行處理后得到鉆孔軌跡信息并將軌跡信息傳輸到人機界面進行顯示。其中標號6為鉆機。鉆桿包括鉆桿本體4和無磁探管5，無磁探管設于鉆桿本體上靠近鉆頭的部位，無磁探管內設有姿態檢測裝置。具體的，如圖3所示姿態檢測裝置包括姿態檢測傳感器、中央處理器、編解碼單元、用于給姿態檢測裝置供電的電池以及用于接收和發送彈性波的第二彈性波收發模塊；中央處理器與姿態檢測傳感器的信號接口對應連接，用于控制姿態檢測傳感器進行檢測，并且接收姿態檢測傳感器發送的姿態檢測信息；編解碼單元連接中央處理器和第二彈性波收發模塊，用于接收第二彈性波收發模塊接收的信號并進行解碼后傳輸給中央處理器，同時還接收中央處理器發出的姿態信息并進行編碼后傳輸給第二彈性波收本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種礦用隨鉆式鉆孔軌跡檢測方法，其特征在于，步驟如下：步驟1)：觸發鉆桿上的姿態檢測裝置，姿態檢測裝置被觸發時，將檢測到的姿態信息編碼，并發射包含編碼信息的彈性波，通過鉆孔反向的路徑回傳，該包含編碼信息的彈性波沿鉆桿傳播回鉆機處；步驟2)：接收所述包含編碼信息的彈性波，對該彈性波進行解析，獲取對應鉆桿的姿態信息。

【技術特征摘要】
1.一種礦用隨鉆式鉆孔軌跡檢測方法，其特征在于，步驟如下：
步驟1)：觸發鉆桿上的姿態檢測裝置，姿態檢測裝置被觸發時，將檢測到
的姿態信息編碼，并發射包含編碼信息的彈性波，通過鉆孔反向的路徑回傳，
該包含編碼信息的彈性波沿鉆桿傳播回鉆機處；
步驟2)：接收所述包含編碼信息的彈性波，對該彈性波進行解析，獲取對
應鉆桿的姿態信息。
2.根據權利要求1所述的一種礦用隨鉆式鉆孔軌跡檢測方法，其特征在于，
所述觸發鉆桿上的姿態檢測裝置的方式為：在鉆機處，沿鉆孔正向路徑發射彈
性波，彈性波沿著鉆桿傳播；當彈性波抵達鉆桿時，鉆桿上的姿態檢測裝置被
觸發。
3.根據權利要求2所述的一種礦用隨鉆式鉆孔軌跡檢測方法，其特征在于，
所述步驟2)中，在鉆桿上的姿態檢測裝置被觸發后，開始工作，檢測鉆桿的
姿態信息。
4.根據權利要求2所述的一種礦用隨鉆式鉆孔軌跡檢測方法，其特征在于，
所述軌跡檢測方法包括鉆孔深度檢測方法：在鉆機處，沿鉆孔正向路徑發射彈
性波，彈性波沿著鉆桿傳播，達到最前端的鉆桿時，彈性波反射，通過接收反
射的彈性波，測量發射與...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙彤宇，張勝峰，王志東，鄭廣磊，賀衛星，
申請(專利權)人：鄭州光力科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：河南;41