[发明专利]一种煤矿钻孔深度测量短节及钻孔深度确定方法

说明书

本发明公开一种煤矿钻孔深度测量短节，包括测量短节外管，所述测量短节外管内设置有数据采集单元、微控制单元、存储单元、无线通信单元、时钟同步单元和供电单元，测量短节外管内套装有无磁钻杆，当钻机加压时，与无磁钻杆连接的压力开关闭合，数据采集单元开始采集数据；当钻机泄压时，压力开关打开，数据采集单元停止采集数据。本发明还公开了一种钻孔深度确定方法，远端服务器对接收到的每根钻杆对应的多组采集数据进行处理得到每根钻杆对应的轴向钻进位移和轴向钻进速度，然后，对得到的每根钻杆对应的轴向钻进位移进行判定得到每根钻杆的对应钻进深度，最后，每根钻杆的对应钻进深度进行累加得到钻孔深度。

技术领域

本发明属于煤矿钻探技术领域，涉及一种煤矿钻孔深度测量短节及钻孔深度确定方法。

背景技术

煤矿井下探放水和煤层瓦斯抽放施工时，通常采用定向钻进或回转钻进的方式来实现井下钻探探查。在井下钻孔施工工程中，通常利用钻孔测斜装置实现钻孔轨迹测量和判断，轨迹参数包括钻孔的倾角、方位角、工具面向角和钻孔深度。其中钻孔的倾角、方位角、工具面向角可通过钻孔测斜装置进行测量，钻孔深度测量是制约钻孔轨迹精确测量的重要因素之一。

目前，在井下定向钻孔施工时，往往采用人工计数的方法进行钻孔深度计量，这种方法存在着计量误差大，可能出现工人误报、漏报的情况，造成钻孔深度与钻孔姿态角度不匹配，最终导致钻孔轨迹测量偏差大、终孔位置测量不准确。

此外，现有钻孔深度测量方法还包括声波测量方法、基于机器的视觉识别方法、基于钻孔液压力的测量方法，这些方法的缺陷在于：声波测量法受环境影响较大，声波在孔内发散严重，并存在大量杂波，测量效果不理想；基于机器的视觉识别方法由于需在施工现场安装摄像机并铺设光缆，所以成本较高，并且当钻场能见度低或有遮挡时，测量效果会大打折扣；基于钻孔液压力的测量方法，对于上斜孔的测量效果较好，但对于近水平钻孔或下斜钻孔就不再适用。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供一种煤矿钻孔深度测量短节及钻孔深度确定方法，以克服现有技术中存在的矿井下钻孔由于采用人工技术进行钻孔深度计量而导致的孔深测量误差大的技术问题。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种煤矿钻孔深度测量短节，包括测量短节外管，所述测量短节外管内设置有数据采集单元、微控制单元、存储单元、无线通信单元、时钟同步单元和供电单元；

所述数据采集单元与微控制单元相连，用于采集钻进数据并将采集到的数据传送给微控制单元，所述数据采集单元包括用于测量三轴加速度的三轴加速度计、用于测量地磁分量的三轴地磁场传感器、用于测量三轴角速度的三轴陀螺；

所述存储单元用于存储微控制单元发送的采集数据，并将存储的数据发送给微控制单元；

所述微控制单元可分别与数据采集单元、存储单元、无线通讯单元、时钟同步单元进行通讯，用于控制存储单元进行数据存储以及接收存储单元发送的数据，还用于为数据采集单元同步时间和下发参数命令；

所述供电单元用于为所述的数据采集单元、微控制单元、存储单元、无线通讯单元、时钟同步单元供电；

所述无线通信单元可与微控制单元进行通讯，用于将接收到的数据传送给远端服务器，并接收远端服务器下发的参数命令传送给微控制单元

本发明还具有以下技术特征：

具体的，所述三轴加速度传感器、三轴地磁场传感器、三轴陀螺和时钟同步单元分别连接微控制单元。

更进一步的，所述测量短节外管为中空结构，所述测量外管的一端设置有与供电单元相连的压力开关；当钻机加压时，压力开关闭合，数据采集单元开始采集数据；当钻机泄压时，压力开关打开，数据采集单元停止采集数据。