[发明专利]一种基于震动信号的岩性钻测装置及方法

权利要求书

1.一种基于震动信号的岩性钻测装置，其特征在于，所述的岩层钻测装置包括：钻机(1)、震动传感器(2)、位移传感器(3)和信号处理模块(4)，震动传感器(2)通过线路(5)与信号处理模块(4)连接，在测试岩层施工安装孔(10)，并将震动传感器(2)安装在安装孔(10)内；位移传感器(3)的一端与钻机(1)的底座(8)进行固定，另一端通过线路(7)与钻机(1)的伸缩端连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于震动信号的岩性钻测装置，其特征在于，所述的位移传感器(3)为拉绳式的传感器，为矿用本质安全型位移监测设备，型号为EPS-1000-P15-V11-P，位移传感器(3)的一端与钻机(1)的底座(8)进行固定，另一端通过线路(7)与钻机(1)的伸缩端连接，用于收集钻机在岩层中的推进位移信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于震动信号的岩性钻测装置，其特征在于，所述的钻机(1)为煤矿井下顶板锚杆钻机，加装至满足与位移传感器(3)相连接的钻机。

4.根据权利要求1所述的一种基于震动信号的岩性钻测装置，其特征在于，所述的震动传感器(2)为矿用本质安全型震动监测设备，型号为ROTE020I，震动传感器(2)监测立体范围为X、Y、Z三个方向，Z方向与钻孔方向平行，X方向垂直于钻孔方向和Z方向所共平面，Y方向垂直于X、Z所共平面；震动传感器(2)将接收的震动频率、幅度和相位信息转变成数字信号，再将数字信号传输给信号处理模块。

5.根据权利要求1所述的一种基于震动信号的岩性钻测装置，其特征在于，所述的信号处理模块(4)为矿用本质安全型计算机，其上配有LabVIEW软件程序、数据采集卡，用于将所述震动传感器(2)和位移传感器(3)采集的信号以波、图表或动画形式进行显示，进而确定当前钻探的状态。

6.一种基于震动信号的岩性钻测方法，其特征在于，在钻测过程中，实时记录、对比和显示岩层岩性。按以下步骤进行：

第一步，组装设备。将监测设备运送到监测地点，将震动传感器(2)通过线路(5)与信号处理模块(4)连接，在测试岩层施工安装孔(10)，并将震动传感器(2)安装在安装孔(10)内；位移传感器(3)的一端与钻机(1)的底座(8)进行固定，另一端通过线路(7)与钻机(1)的伸缩端连接；

第二步，启动钻机并调试设备。检查线路连接及设备状况，启动位移传感器(3)、信号处理模块(4)以及钻机(1)，检测位移传感器(3)和震动传感器(2)的调试设备运行及数据变化状况；

第三步，数据采集。在距离安装孔1m处作为岩性检测点，启动位移传感器(3)、信号处理模块(4)以及钻机(1)，钻机(1)在岩层(9)内进行钻进，岩层受冲击产生的震动信号不断被震动传感器(2)接收并通过线路(5)发送至信号处理模块(4)；同时，钻机伸缩位移不断被位移传感器(3)接收并通过线路(6)传输至信号处理模块(4)；

第四步，分析岩层岩性。信号处理模块(4)接收震动信号和钻机(1)的推进位移值，并依据震动信号和位移值与岩层信息数据库比对，确定岩层特性，并依据获得的岩层特性构建岩层信息；

第五步，回撤设备。测试完成后，回收设备，并撤出检测地点。

7.根据权利要求6所述的一种基于震动信号的岩性钻测方法，其特征在于，所述的安装孔(10)的深度为0.5m—1m。