[发明专利]一种煤矿井下防爆钻孔轨迹声波随钻测量系统及方法

摘要

本发明涉及一种钻孔轨迹测量系统及方法，尤其是涉及一种煤矿井下防爆钻孔轨迹声波随钻测量系统及方法。包括：用于实时采集和发送钻孔轨迹参数的孔内设备，以及用于实时接收孔内设备发送的钻孔轨迹参数，形成并显示钻孔轨迹曲线的孔口设备；所述孔内设备和孔口设备分别通过配对使用的防爆声波发生器和防爆声波接收器传递钻孔轨迹参数；因此，本发明具有如下优点：1.结构简单紧凑，尺寸小，适用于煤矿井下各种规格钻具；2.不改变煤矿井下钻探工艺，价格低廉；3.采用了防爆设计，能够在煤矿井下爆炸性气体环境下进行工作。

主权项

1.一种煤矿井下防爆钻孔轨迹声波随钻测量的方法，其特征在于，基于煤矿井下防爆钻孔轨迹声波随钻测量系统，并且包括以下步骤：状态监测步骤，用于通过防爆测量探管的工作状态监测单元监测钻孔过程中的振动情况和压力变化情况；其中，当监测到泵压上升、振动增大时判定当前工作状态处于钻进状态；当监测到泵压下降、振动停止，确认处于停泵状态；采集中止步骤，用于在钻进状态下，利用防爆测量探管内的无线传输单元向防爆无线短传接口发送停止信号；并由防爆无线短传接口将停止信号传递给防爆声波发生器，通知防爆声波发生器停止储能器积蓄电能量，并关断防爆声波发生器的驱动器输出通道，停止声波信号发送；采集开始步骤，用于在停泵状态下，采集并发送钻孔轨迹参数；其中，所述采集开始步骤进一步包括以下子步骤：参数采集子步骤，由防爆测量探管采集并利用无线传输单元向防爆无线短传接口传送钻孔轨迹参数信号；能量蓄积子步骤，由防爆声波发生器从防爆无线短传接口接收钻孔轨迹参数信号，并控制防爆声波发生器的储能器在积蓄满声波信号发送所需的电能量后释放电能量；声波传输子步骤，由防爆声波发生器的控制电路据接收到的钻孔轨迹参数数值控制驱动器向换能器传输驱动电流，通过换能器内部的永磁材料产生不同频率和幅值的声波信号，并通过连接的钻杆发送到孔口；其中，煤矿井下防爆钻孔轨迹声波随钻测量系统包括：―孔内设备：用于实时采集和发送钻孔轨迹参数；―孔口设备：用于实时接收孔内设备发送的钻孔轨迹参数，形成并显示钻孔轨迹曲线；所述孔内设备和孔口设备分别通过配对使用的防爆声波发生器和防爆声波接收器传递钻孔轨迹参数；其中，所述防爆声波发生器包括：信号隔离电路，用于接收防爆无线短传接口传送的钻孔轨迹参数数据；控制电路，与信号隔离电路和储能器相连，用于调制信号隔离电路接收的信号，以及控制储能器在积蓄到声波信号发送所需电能量后释放电能量；驱动器，与控制电路和换能器相连，用于在控制电路根据接收到的信号的控制下向换能器输出不同的驱动电流；换能器，与驱动器相连，用于接收驱动器输出的驱动电流并通过内部设置的永磁材料产生不同频率和幅值的声波信号，将所述声波信号放大后发送给防爆声波接收器；电源隔离电路，与信号隔离电路、控制电路、储能器、驱动器相连并为其供电；其中，所述防爆声波接收器负责接收声波信号并进行解调，将信号还原成钻孔轨迹参数后通过无线传输方式传递给分析终端；所述孔内设备包括用于实时采集钻孔轨迹参数，并将采集数据实时发送给防爆无线短传接口的防爆测量探管；其中，所述防爆测量探管包括用于检测钻孔过程中的振动情况和压力变化情况的工作状态监测单元，所述工作状态监测单元包括振动传感器、压力传感器、控制电路。