[发明专利]一种煤矿井下防爆型陀螺测斜仪及其使用方法

权利要求书

1.一种煤矿井下防爆型陀螺测斜仪，其特征在于，包括钻孔探测组件和同步机，其中：

所述钻孔探测组件设置于前端钻杆的顶端内部以跟随钻杆进入钻孔底部，其包括姿态传感器、水压/振动传感器和控制器；所述水压/振动传感器检测钻孔水压值/钻杆振动值后发送至所述控制器；所述控制器在钻孔水压值/钻杆振动值小于设定水压阈值/振动阈值时控制所述姿态传感器启动；所述姿态传感器启动后检测所述前端钻杆的姿态数据发送至所述控制器；所述控制器将所述姿态数据和所述姿态数据的接收时间关联存储，在钻孔完成起出钻孔探测组件后将所有的姿态数据和接收时间发送至所述同步机；

所述同步机接收所述控制器发送的所述姿态数据和接收时间，根据钻杆数量和单根钻杆的长度确定所述钻孔探测组件的深度，根据所述接收时间确定相同时间节点的姿态数据和深度，根据连续时间段内姿态和深度的变化规律得到钻孔轨迹；

所述姿态传感器包括MEMS陀螺仪和MEMS加速度传感器；

所述姿态传感器根据所述控制器的控制信号启动所述MEMS陀螺仪和所述MEMS加速度传感器，根据所述MEMS陀螺仪和述MEMS加速度传感器的检测结果得到所述前端钻杆的姿态数据；

所述姿态传感器还包括伺服电机，所述伺服电机的被控端接收所述控制器的控制信号；所述伺服电机根据所述控制器的控制信号驱动所述MEMS陀螺仪移动至四个不同检测位置，所述MEMS陀螺仪根据四个检测位置检测地球自转角速度分量，进而确定前端钻杆所处方位角；

所述姿态传感器中所述MEMS加速度传感器为三个，三个所述MEMS加速度传感器相互正交，根据三个相互正交的所述MEMS加速度传感器检测地球重力场分量，进而确定前端钻杆所处倾角及工具面角。

2.根据权利要求1所述的煤矿井下防爆型陀螺测斜仪，其特征在于：

所述同步机配置有显示屏，所述同步机通过均角全距法获得姿态数据和深度随时间变化的轨迹曲线并通过所述显示屏显示所述轨迹曲线。

3.根据权利要求1所述的煤矿井下防爆型陀螺测斜仪，其特征在于：

所述钻孔探测组件中还包括电源管理模块，所述电源管理模块与所述控制器和所述姿态传感器连接；

所述控制器在钻孔水压值/钻杆振动值小于设定水压阈值/振动阈值时控制所述电源管理模块为所述姿态传感器供电以启动所述姿态传感器；

所述控制器在钻孔水压值/钻杆振动值大于或等于设定水压阈值/振动阈值时控制所述电源管理模块停止为所述姿态传感器供电以关停所述姿态传感器。

4.根据权利要求3所述的煤矿井下防爆型陀螺测斜仪，其特征在于：

所述钻孔探测组件还包括管体，所述管体用于套设于所述姿态传感器、水压/振动传感器和控制器的外部；所述管体的外径与所述前端钻杆的内径相适配，所述管体与所述前端钻杆过盈接触。

5.一种权利要求1-4任一项所述煤矿井下防爆型陀螺测斜仪的使用方法，用于钻孔轨迹进行测量，其特征在于，包括如下步骤：

1)设置钻孔探测组件和同步机的时间同步；

2)将钻孔探测组件安装于前端钻杆的顶端内部，置于钻头的后面，所述后面是指背离钻进方向的一面；

3)在钻进过程中，水压/振动传感器检测钻孔水压值/钻杆振动值后发送至控制器，若钻孔水压值/钻杆振动值小于设定水压阈值/振动阈值，此时控制器启动姿态传感器获取姿态数据；控制器接收姿态传感器发送的姿态数据并与姿态数据的接收时间相关联存储；若钻孔水压值/钻杆振动值大于或等于设定水压阈值/振动阈值，则控制器关停所述姿态传感器；重复上述过程直到钻进过程结束，进入步骤4)；

4)提钻并取出钻孔探测组件，将控制器中存储的姿态数据及姿态数据的接收时间导入同步机；

5)同步机根据钻杆数量和单根钻杆的长度确定所述钻孔探测组件的深度，根据所述接收时间确定相同时间节点的姿态数据和深度，根据连续时间段内姿态和深度的变化规律得到钻孔轨迹。