[发明专利]一种用于地质探查的钻孔钻屑测量系统及其方法

说明书

本发明公开了一种用于地质探查的钻屑测量系统，包括钻屑收集称重装置、进尺测量装置和数据采集分析系统。三脚架固定装置固定钻屑收集称重装置，包括钻屑导槽和液压秤；进尺测量装置包括拉线位移传感器和护孔套筒，传感器两端分别连接钻机和套筒，数据采集分析系统分别连接液压秤、位移传感器；本案还公开了一种用于地质探查的钻屑测量方法，通过内嵌算法实时判断钻屑量是否超限，判断钻机是否进尺异常，判断钻机是否空转并修正钻进距离；采用本技术方案，实现了钻屑收集称重装置、进尺测量装置、数据处理系统的整合，得到的数据实时可靠，系统装卸方便操作简单，可适应复杂的井下测试环境。

技术领域

本发明属于地质探查领域，更具体地说，本发明涉及一种用于地质探查的钻孔钻屑测量系统及其方法。

背景技术

煤与瓦斯突出是指在地应力和瓦斯共同作用下，大量破碎煤体及瓦斯向掘进巷道迎头后方抛出的异常动力现象，是煤矿井下巷道掘进过程中可能伴随产生的一种具有强大破坏性的自然灾害，严重威胁井下安全生产。准确预测迎头前方煤与瓦斯突出灾害，施作相应预防措施，是保证巷道安全掘进的重要前提。目前，我国以钻屑指标法作为预测煤与瓦斯突出的技术手段，其中一项重要指标是钻屑量，即直径42mm的麻花钻杆钻进单位长度时钻孔排出的钻屑质量但是钻屑量的准确测量存在如下问题：

(1)取屑不完整：井下测试环境复杂，尤其迎头处于进风口，钻出的钻屑有一部分被吹散无法收集；

(2)钻机进尺判断具有主观性：钻进距离的控制由技术员根据钻杆(如1m长麻花钻杆)长度粗略判断，不能精确测量实时进尺；

(3)钻屑量测量结果粗糙、不实时：由于技术员对钻机进尺判断具有主观性，导致钻屑量的计算结果不能精确实时的反映整个钻孔深度的钻屑量变化；

(4)钻机钻进状态无法判断：由于无法精确实时的测量钻屑量，不能判断钻机是否空钻，钻机钻进状态是否正常；

(5)数字化程度低：测量数据需要技术员手动计算、抄写，实时性差，易出错。

现有的专利提出了多种钻屑收集装置(李多义，钻屑量采集器，申请公布号CN102926689 A；王进尚，快速测钻屑量采集器，申请公布号CN203129995U)，称量装置(王登科，钻屑量测量器，申请公布号CN203239322U；周厚权，钻孔钻屑采集及钻屑量连续测定装置，申请公布号CN204877477U)，但是此类装置没有集成化处理，装置单一，且得到的数据仍需人工处理，数字化程度低。此外，有专利(陈德敏，全自动瓦斯解吸指标及钻屑量快速测定装置，CN 108918336A)更进一步地提出了测量钻屑量的自动化装置，但该专利忽视了钻进过程进尺的准确测量，并且忽略了井下复杂的试验环境，尤其当测试平台表面不平整，倾角大时，该专利所设计自动化测量装置的称量部分无法在水平平台上进行称量，难以适应各种复杂的测试环境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种用于地质探查的钻屑测量系统，该系统应用于岩壁和钻机之间，其中包括钻屑收集称重装置、进尺测量装置以及数据采集分析装置；所述钻屑收集称重装置包括钻屑导槽和液压秤，所述钻屑导槽和液压秤的底部分别设有用于固定位置的第一三脚架和第二三脚架；所述进尺测量装置包括拉线位移传感器和护孔套筒，所述护孔套筒插入钻孔中，护孔套筒的端口漏出于钻孔外，所述钻屑导槽倾斜设置，钻屑导槽的入口端位于所述护孔套筒的端口下方，钻屑导槽入口端的槽口紧贴钻孔下方岩壁，钻屑导槽的出口伸入液压秤的具有的盘口内；所述拉线位移传感器的信号输入端固定在钻机上，拉线位移传感器的拉线端固定在所述护孔套筒的筒口侧壁上；拉线位移传感器和所述液压秤分别连接至所述数据采集分析装置。

本发明公开的一种用于地质探查的钻屑测量系统，所述第一三脚架和第二三脚架均包括脚撑、脚撑伸缩调节旋钮、脚撑连接件、架设台和水平仪，脚撑伸缩调节旋钮安装在脚撑上，脚撑顶端通过螺栓与安装在架设台上的脚撑连接件铰接，架设台设置有法兰固定孔，水平仪通过法兰固定孔内嵌于架设台上。