[发明专利]一种煤矿井下防爆型电磁波无线随钻测量系统及其使用方法

权利要求书

1.一种煤矿井下防爆型电磁波无线随钻测量系统，其特征在于：由孔内仪器和孔口仪器组成，所有仪器均为防爆器件，所述孔内仪器包括测量短节（1）、发控短节（3）和充电电池筒（2），所述孔口仪器包括接收天线（4）和防爆计算机（5）；其中，充电电池筒（2）位于测量短节（1）与发控短节（3）之间，发控短节（3）与接收天线（4）无线连接，接收天线（4）与防爆计算机（5）进行连接。

2.如权利要求1所述的煤矿井下防爆型电磁波无线随钻测量系统，其特征在于：所述的测量短节（1）由定位头（6）、下绝缘环（7）、测量电路仓（8）和连接头（9）依次连接组成，定位头（6）用于与绝缘短节以下无磁外管连接固定，并作为电磁波信号发射的一个电极；连接头（9）用于与充电电池筒（3）连接；下绝缘环（7）位于定位头（6）和测量电路仓（8）之间，长度不限，用于将仪器本体与定位头隔开。

3.如权利要求1所述的煤矿井下防爆型电磁波无线随钻测量系统，其特征在于：所述的发控短节（3）由CPU控制器（10）、压力检测单元（11）、压力传感器（12）、驱动单元（13）、发射单元（14）、发射限流单元（15）、存储单元（16）、隔离单元（17）和电池监测单元（18）组成，所述的CPU控制器（10）分别与压力检测单元（11）、驱动单元（13）、发射限流单元（15）、存储单元（16）、隔离单元（17）和电池监测单元（18）连接；所述的压力传感器（12）与压力检测单元（11）连接，所述的发射单元（14）分别与驱动单元（13）和发射限流单元（15）连接；结构上由连接头（19）、发控电路仓（20）、上绝缘环（21）、压力传感器仓（22）和固定组件（23）依次连接组成，连接头（19）和固定组件（23）分别位于两端，连接头（19）用于与充电电池筒（2）连接，固定组件（23）用于将仪器与绝缘短节以上无磁外管连接固定，发控电路仓（20）用于安装发控电路板，压力传感器仓（22）用于安装压力传感器（12），上绝缘环（21）用于将发控电路仓（20）与压力传感器仓（22）隔开，长度大于10cm，从而使压力传感器仓（22）和固定组件（23）作为电磁波信号发射的一个电极；仪器使用时，上绝缘环（21）应和外管绝缘短节径向位置相同。

4.如权利要求1所述的煤矿井下防爆型电磁波无线随钻测量系统，其特征在于：所述充电电池筒（2）由两组镍氢可充电电池组和各自的保护电路组成，两端分别与测量短节（1）和发控短节（3）连接，两组电池组容量、电压和工作电流均不相同，可集中进行充电。

5.如权利要求1所述的煤矿井下防爆型电磁波无线随钻测量系统，其特征在于：所述接收天线（4）由两根铜棒组成，其中一根与孔口钻探装备连接，另一根插入在离孔口一定距离的煤系地层中。

6.如权利要求1所述的煤矿井下防爆型电磁波无线随钻测量系统，其特征在于：所述系统具有连续工作和间歇工作两种工作模式。

7.权利要求1所述煤矿井下防爆型电磁波无线随钻测量系统的使用方法，其特征在于：工作步骤包括，

步骤一，每次孔内仪器下入钻孔之前，连接防爆计算机（5）对仪器延迟开启时间和工作模式切换时间进行设置；

步骤二，孔内仪器下入孔内时先处于关闭状态，当达到设置的延迟开启时间后进入连续工作状态：由发控短节（3）启动测量短节（1）进行连续孔内工程参数测量，压力传感器（12）不开启；测量短节（1）将检测到的参数发送给发控短节（3），发控短节（3）按预先设定的编码规则将接收到的数据由仪器两端通过绝缘短节上部钻杆柱和绝缘短节下部钻杆柱以电磁波无线方式连续发射出去；安装在孔口附近煤系地层中及孔口钻探装备上的接收天线（4）采集上传的电磁波信号并通过有线方式传递给防爆计算机（5）中的信号采集板，信号采集板按预先设定的编码规则对信号进行解调，得出正确的孔内工程参数数据后，通过防爆计算机（5）内数据处理软件在屏幕上进行显示；

步骤三，当系统工作时间达到设置的工作模式切换时间时，关闭测量短节（1）数据测量，停止发控短节（3）无线发射，打开压力传感器（12），进入间歇工作模式工作；

步骤四，压力传感器（12）连续检测泵压信号并传递给发控短节（3），发控短节（3）根据泵压信号判断泥浆泵工作状态，并控制测量短节（1）实时采集钻孔孔内工程参数；测量短节（1）将检测到的参数发送给发控短节（3），发控短节（3）按预先设定的编码规则将接收到的数据由仪器两端通过绝缘短节上部钻杆柱和绝缘短节下部钻杆柱以电磁波无线方式连续发射出去；安装在孔口煤系地层中及孔口钻探装备上的接收天线（4）采集上传的电磁波信号并通过有线方式传递给防爆计算机（5）中的信号采集板，信号采集板按预先设定的编码规则对信号进行解调，得出正确的孔内工程参数数据后，通过防爆计算机（5）内数据处理软件在屏幕上进行显示；发射次数达到设定次数值后测量短节（1）停止工作，发控短节（3）停止发射，压力传感器（12）继续连续检测泵压情况，等待下一个数据发射命令。