[发明专利]一种煤矿井下防爆型陀螺测斜仪及其使用方法

说明书

本发明提供一种煤矿井下防爆型陀螺测斜仪及其使用方法，测斜仪中，钻孔探测组件跟随钻杆进入钻孔底部，水压/振动传感器检测钻孔水压值/钻杆振动值后发送至钻孔探测组件中的控制器；控制器在钻孔水压值/钻杆振动值小于设定水压阈值/振动阈值时控制姿态传感器启动；姿态传感器启动后检测前端钻杆的姿态数据发送至控制器；控制器将姿态数据和姿态数据的接收时间进行关联，测量完成起出钻孔探测组件后发送至同步机；同步机根据钻杆数量和单根钻杆的长度确定钻孔探测组件的深度，根据连续时间段内姿态和深度的变化规律得到钻孔轨迹。以上方案不受钻孔附近铁磁物质造成的磁干扰或钻孔铁磁套管的影响，使用条件不受限制。

技术领域

本发明属于矿井钻孔测量领域，具体涉及一种煤矿井下防爆型陀螺测斜仪及其使用方法。

背景技术

在煤矿井下钻孔测量中，目前使用的钻孔测斜仪都是基于地磁测量的测斜仪，有常规存储式钻孔测斜仪、随钻存储式钻孔测斜仪及随钻测量系统等，用于各种钻孔轨迹的测量。磁测斜仪测量得到的方位角为磁方位角，需要加上当地磁偏角才能获得真方位角。这种磁测斜仪的缺点非常明显，其对周围铁磁物质造成的干扰无法消除，测量误差大。为了减小铁磁钻具对磁测斜仪的影响，磁测斜仪壳体必须采用无磁材料，此外其前后均要加装一定长度的无磁钻具。这样不但增大了磁测斜仪的成本同时增加了测斜仪发生孔内掉钻、卡钻的风险。此外，在周围含铁磁物质的钻孔中或铁套管钻孔中磁测斜仪根本无法测量。

发明内容

本发明实施例旨在提供一种煤矿井下防爆型陀螺测斜仪及其使用方法，以解决现有技术中基于地磁测量的测斜仪受外界磁干扰影响导致测量结果不准确的技术问题。

为此，本发明提供一种煤矿井下防爆型陀螺测斜仪，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后发送至所述同步机；

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。

可选地，上述的煤矿井下防爆型陀螺测斜仪中：

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所述前端钻杆的姿态数据。

可选地，上述的煤矿井下防爆型陀螺测斜仪中：

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。

可选地，上述的煤矿井下防爆型陀螺测斜仪中：

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。

可选地，上述的煤矿井下防爆型陀螺测斜仪中：