[发明专利]钻杆钻孔深度测量装置及使用该测量装置的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻杆钻孔深度测量装置及使用该测量装置的测量方法。

背景技术

随着煤矿企业对井下安全生产的重视程度越来越高，煤矿企业采用各种各样的手段来预防和避免矿难发生，加强安全生产。在引起矿难的各种原因中，瓦斯突出占了相当大的比重，井下空间有限，一旦爆发瓦斯突出，大量瓦斯不容易及时排放，极易引发矿难。煤矿企业预防瓦斯突出的普遍做法是采用预先在煤层打孔检测的方式来勘测地质环境，通过管道把煤层孔的瓦斯气体抽放到地面进行利用。

目前，多是采用钻机进行钻孔，钻孔时，由钻机上的动力头将一根接一根的标准钻杆向前钻进以进行钻孔操作，标准钻杆首尾对接如图4所示，各标准钻杆的中部杆体100处具有较大空腔，金属横截面积较小，而相邻标准钻杆的对接处200存在接缝，在接缝位置处的金属横截面积也越大于标准钻杆的其他杆体部位。在将一根接一根的首尾对接的标准钻杆打入煤层或岩层中时，由工人人工计数实现对标准钻杆个数的计量，计数个数乘以标准钻杆的长度即可得到钻孔深度，在钻孔深度达到预定要求后，再将标准钻杆一根接一根的退出钻孔，在退出过程中，也由人工进行计数复核得到钻孔深度。

但由于钻杆安装由人工完成并计数，人工计数一方面增加了工人的劳动强度，影响工人劳动效率，另一方面，也容易出现因工人疲劳而导致的认为计数误差。

发明内容

本发明提供一种钻杆钻孔深度测量装置，以解决现有技术中主要依靠人工对钻杆个数进行计数而导致增加工人劳动强度的技术问题；同时，本发明还提供一种使用上述钻杆钻孔深度测量装置测量钻孔深度的测量方法。

本发明所提供的钻杆钻孔深度测量装置的技术方案是：钻杆钻孔深度测量装置，其特征在于：包括测量探头，测量探头包括用于非接触的套装在首尾对接的标准钻杆上的永磁体，测量探头还包括设置于永磁体旁侧、用于在钻杆对接处通过该永磁体时输出相应信号的磁感应传感器。

所述的磁感应传感器为由沿标准钻杆周向均布的多个霍尔电压传感器构成的霍尔传感器组。

所述的永磁体为环形结构。

所述的永磁体沿标准钻杆运动方向间隔分布有两个，所述磁感应传感器对应两永磁体间隔设定间距布置有两个。

所述的测量探头包括用于非接触的套装在首尾对接的标准钻杆上的导磁衔铁架，导磁衔铁架上设有供标准钻杆穿过的内穿孔，两永磁体沿标准钻杆运动方向间隔固设在导磁衔铁架上，两磁感应传感器沿标准钻杆运动方向间隔固设在导磁衔铁架上。

所述的导磁衔铁架上于两永磁体之间设有中间导磁环，两磁感应传感器分布于所述中间导磁环的两侧。

本发明所提供的钻孔深度测量方法的技术方案是：在钻机将首尾对接的标准钻杆打入、拔出时，相邻钻杆的对接处经过测量探头时，磁感应传感器输出脉冲检测信号，对脉冲检测信号进行计数，将脉冲检测信号的个数乘以标准钻杆的长度即可得到钻孔深度。

所述的测量探头中的永磁体沿标准钻杆运动方向间隔分布有两个，所述磁感应传感器对应两永磁体间隔设定间距布置有两个，通过检测两磁感应传感器发出对应脉冲检测信号的先后顺序判断钻杆移动方向。

将标准钻杆打入时的运动方向定义为正向，当两磁感应传感器输出脉冲检测信号的先后顺序按照所述正向依次出现时，判断标准钻杆正向运动，当两磁感应传感器输出脉冲检测信号的先后顺序按照反向依次出现时，判断标准钻杆反向运动，在钻机将首尾对接的标准钻杆打入时，通过判断标准钻杆的运动方向对所述脉冲检测信号个数进行修正，当两磁感应传感器输出脉冲检测信号的先后顺序按照反向出现N次时，将所述脉冲检测信号个数减去N。

本发明的有益效果是：在使用本发明所提供的钻杆钻孔深度测量装置对钻孔深度进行测量时，有钻杆的杆体部位和首尾对接部位的结构不同，在首尾对接的标准钻杆穿过测量探头时，标准钻杆的杆体部位及对接处对整个永磁体的磁场的磁阻不同，磁阻的变化反应在磁场的磁感应强度的变化上，在相邻标准钻杆的首尾对接处穿过永磁体并经过磁感应传感器时，磁感应传感器感应到因钻杆对接处穿过永磁体时磁路磁阻突变导致磁路磁感应强度发生突变，输出脉冲检测信号，对脉冲检测信号进行计数，将脉冲检测信号的个数乘以标准钻杆的长度即可得到钻孔深度。整个测量装置结构简单，使用方便。而本发明所提供的测量方法中通过磁感应传感器输出的检测信号判断标准钻杆的对接处是否通过测量探头，可有效降低工人的劳动强度，提高工人的劳动效率。同时，因此上述测量方法中，测量探头与运动的标准钻杆为非接触配合，这样，可以有效避免在打入或拔出标准钻杆时对测量结果造成影响。