[发明专利]煤矿井下钻孔内可视探测装置及方法

说明书

本发明涉及一种探测装置及方法，属于煤矿开采技术领域，具体是涉及一种煤矿井下钻孔内可视探测装置及方法。包括：通缆钻杆、摄像钻头、监测显示设备和检测仪器；通过通缆钻杆和摄像钻头将检测仪器送入孔内指定位置，采用通缆钻杆作为通信载体将检测数据上传，在孔口监测设备上可同时观测图像、自然伽马与电阻率等信息，再经过对图像、伽马和电阻率等信息的综合评估辨识孔内情况，提高现场技术人员对钻孔内复杂情况判断的准确度，为进一步施工或处理事故等打下基础。

技术领域

本发明涉及一种探测装置及方法，属于煤矿开采技术领域，具体是涉及一种煤矿井下钻孔内可视探测装置及方法。

背景技术

目前煤矿井下由于瓦斯抽采、防治水和地质信息采集等方面的原因，每天都在进行大量的钻孔施工，但由于地层构造的复杂性、地质信息的不确定性、钻孔施工事故和施工目的不同等因素，需要对钻孔内的复杂情况有一个直观清晰的认识。

目前市场上能够探测煤矿井下钻孔内情况的仪器，都是在提钻后通过手持推送杆送入孔内，很难达到较深的位置，最深位置不超过200m，不能满足现阶段定向钻孔施工终孔500m至800m的钻孔探测要求；通缆钻杆作为目前实现煤矿井下定向钻探的关键设备，既能配合钻机和钻头传输扭矩和推力，又能传输电信号实现孔底仪器和孔口仪器的交互，其传输信号是低频信号和开关信号，若直接用于传输高频信号，如视频信号，其误码率较高，难于满足现场需求。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

本发明主要的目的是解决现有技术中所存在的技术问题，提供了一种煤矿井下钻孔内可视探测装置及方法。该装置及方法能够在煤矿井下爆炸性气体环境下进行工作，其具有实用性强、实现难度小、集成度高和便于推广。

为解决上述问题，本发明的方案是：

一种煤矿井下钻孔内可视探测装置，包括：

通缆钻杆，其前端设置有摄像钻头，内部设置有检测仪器，所述检测仪器通过夹子通信线与监测显示设备连接。

其中，所述摄像钻头前方设置有切削齿以及摄像头冲洗水眼，其前部中间设置有中心通孔，其后部通过连接螺纹与通缆钻杆连接。

其中，所述检测仪器包括：电源模块、测斜模块、摄像模块、自然伽马模块、电阻率模块和通信控制模块；其中，电源模块为其它五个模块提供电源，摄像模块、自然伽马模块和电阻率模块都带有加速度计可以检测自身高低边；测斜模块采用三轴加速度计和三轴磁通门传感器实现钻孔轨迹精确测量；通信控制模块，按照孔口监测显示设备指令将测斜、自然伽马、电阻率和摄像数据分别打包采用调制通信技术通过通缆钻杆发送到孔口设备。

其中，所述检测仪器根据命令控制测斜模块、摄像模块、自然伽马模块、电阻率块单独或同时工作，并将测斜数据、伽马值、电阻率、视频单独或同时实时上传至孔口监测显示设备，所述摄像模块和自然伽马模模块自带加速度计，单独工作时能实时测量当前工具面向角。

其中，根据钻孔轨迹、伽马曲线及视频图像判断分析地层结构、层位、裂隙发育等地质信息的方法，首先，通过视频图像对钻孔类型进行分类，其分类的几个特点有：成孔几率、孔壁裂隙大小和孔壁光滑程度等，然后，再结合钻孔内各个位置视频图像、自然伽马和电阻率等参数的共同表现，综合判断钻孔内情况。

其中，所述监测显示设备结合钻孔内各个位置视频图像、自然伽马和电阻率等参数的共同表现，综合判断钻孔内情况，具体为：将钻孔各个位置点的一维轨迹参数、伽马参数及视频图像加载到同一坐标系中，形成各个位置点的三维参数，前期测孔时根据专家经验赋予各个点识别结果，当测孔数据积累到预定阈值后，通过系统自学习识别地层信息。