矿井随钻测量数据处理软件开发与应用

为解决矿井随钻测量数据处理软件功能单一、成果显示效果不佳、信息融合不足等问题,采用C#语言与SQL Server数据库开发了矿井随钻测量数据处理软件。软件具有数据实时传输、钻孔数据处理、钻孔轨迹评价、钻孔轨迹三维显示等功能模块,可实现现场测量数据实时传输。软件中数据实时传输模块使用网络传输协议实时接收井下矿用钻孔轨迹仪采集的原始数据,读取实时传输的原始数据并进行数据处理。数据读取模块中可以读取不同格式类型的钻孔轨迹数据,可对不同格式数据进行处理与成图。实现钻孔轨迹快速处理,钻孔轨迹数据的深度分析与评价,钻孔群数据库管理及轨迹钻机三维状态显示的作用。实现钻孔群中单个钻孔或钻孔群轨迹的三维成图技术,实现巷道、钻场、钻孔轨迹数据的三维立体展示。设计钻孔通过煤层段的进煤点坐标、出煤点坐标,实际钻孔轨迹通过煤层段的进煤点坐标、出煤点坐标,经过离散数据点网格化后生成进煤点曲面和出煤点曲面,以及煤层赋存图。对钻孔编号、钻孔深度等参数进行差异化标识,可直观显示钻场区域内钻孔的覆盖面图,从覆盖面图看出该区域钻孔分布是否均匀、是否存在空白带。对区域空白带通过覆盖面图采集的坐标自动计算补充钻孔的开孔角度,更...     

钻孔数据处理与三维显示软件设计及应用

针对煤矿井下回转钻进用随钻轨迹仪及手持式轨迹仪测量软件功能单一、显示不直观、无法指导钻孔施工等问题,采用C#语言开发了钻孔数据处理软件;软件具有数据预处理、钻孔深度及钻孔轨迹计算、钻孔轨迹三维建模与显示及钻孔轨迹设计指导等4个功能模块,可实现钻孔数据的导入与处理、钻孔深度及钻孔轨迹可视化显示、定量计算钻孔覆盖盲区及指导后续钻孔施工;利用该钻孔数据处理软件可快速定位钻孔群轨迹及终孔落点,准确判定钻进盲区及钻孔与煤层的位置关系。现场试验表明:钻孔数据处理与三维显示软件使用可靠稳定,数据处理简单有效,钻孔群轨迹及煤层分布的三维显示直观明了,可为后续钻进施工提供及时、有效的技术支撑。     

煤矿井下钻孔群在线监测系统设计与应用

设计了煤矿井下钻孔群在线监测系统,开发了基于全数据分析法的钻孔群数据处理软件。矿井钻孔群在线监测系统利用随钻轨迹仪测量钻孔轨迹,利用水压传感器测量钻孔深度,借助矿井工业环网实现钻场钻孔测量数据的实时上传,利用地面钻孔群数据处理软件快速定位钻场孔群轨迹及终孔落点,准确判定钻进盲区及钻孔与煤层的位置关系。试验表明:煤矿井下钻孔群在线监测系统运行稳定,数据处理简单有效,钻孔群轨迹及煤层位置的三维显示直观明了。     

矿井随钻三维轨迹监测技术研究

煤矿井下钻孔施工中,在缺少控制钻孔轨迹偏移测量技术的情况下,施工钻孔轨迹与钻孔设计轨迹偏差较大,无法满足煤矿瓦斯抽采的设计需求。分析了随钻钻孔三维轨迹测量技术,通过对随钻三维轨迹测量技术的研究,精确控制瓦斯钻孔轨迹,解决瓦斯突出煤层快速掘进及安全高效回采问题。钻孔随钻三维轨迹测量技术是通过对钻机开孔角度的精确测量和对钻孔轨迹的精确测量,使用三维轨迹成图方法显示。大量的数据采集与施工验证表明,该方法成为预抽钻孔煤层保安全、促生产过程中的重要环节,能够避免钻孔设计及施工的盲目性,提高了抽采钻孔的利用率及施工速度。     

钻孔随钻三维轨迹测量技术研究

煤矿井下钻孔施工中,在缺少控制钻孔轨迹偏移测量技术的情况下,施工钻孔轨迹与钻孔设计轨迹偏差较大,无法满足煤矿瓦斯抽采的设计需求。阐述了随钻钻孔三维轨迹测量技术,目的是通过对随钻三维轨迹测量技术的研究,精确控制瓦斯钻孔轨迹,解决瓦斯突出煤层快速掘进及安全高效回采问题。钻孔随钻三维轨迹测量技术是通过对钻机开孔角度和钻孔轨迹的精确测量,使用三维轨迹成图方法显示。通过大量的数据采集与施工验证证明,该方法成为预抽钻孔煤层保安全、促生产过程中的重要环节,避免了钻孔设计及施工的盲目性,提高了抽采钻孔的利用率及施工速度。     

矿井长钻孔随钻轨迹测量技术研究

针对煤矿井下长钻孔轨迹测量的问题,采用了2种长钻孔随钻轨迹测量方法,可用于煤矿井下水平钻孔或定向钻孔无缆随钻测斜,随钻测量并记录钻进方向的倾角、方位角;对最小曲率法、均角全距法的钻孔轨迹数据计算方法进行了研究,分析了钻孔轨迹测量中常见的误差原因及校正误差的方法,通过实测钻孔轨迹数据分析钻孔轨迹测量数据分析方法与测量效果。通过理论与实测数据研究得出,该随钻钻孔轨迹测量技术与误差校正方法提高了钻孔轨迹测量精度,能够很好地用于矿井长钻孔的轨迹测量。     

矿井多煤层瓦斯穿层抽放钻孔轨迹测量技术

针对煤矿井下钻孔群轨迹测量及监测技术研究及应用较少,无法实现瓦斯抽采盲区的分析与显示、无法指导后续钻孔设计施工等问题,利用钻孔轨迹监测技术及数据处理软件,实现钻孔群轨迹实时测量与三维绘图。该技术硬件由钻孔轨迹测量系统组成,软件功能包括钻孔轨迹计算、巷道及钻孔三维建模与显示。钻孔数据处理实现钻孔轨迹的计算,钻孔轨迹三维建模将钻孔轨迹、煤层走向等信息通过三维方式显示,钻孔轨迹设计指导模块给出钻孔抽采盲区,实现了煤矿地质透明化。实践表明:利用随钻轨迹监测技术对钻孔轨迹进行监测,可有效控制或消除了钻孔瓦斯抽采盲区,利于煤矿瓦斯抽采与施工安全。     

煤矿井下随钻测量及钻孔数据处理软件开发与应用

为解决煤矿井下随钻测量软件功能单一、操作不便、信息融合不足等问题,采用C号语言与SQL Server数据库开发了随钻测量及钻孔数据处理软件。该软件具有随钻测量、钻孔数据处理、钻机监测诊断等三大功能模块,可实现对探管数据解析、钻孔轨迹实时测量、钻孔轨迹数据的深度挖掘、钻机状态的实时监测与故障诊断。三大模块数据有机融合,可简化施工人员操作,帮助施工人员更加全面掌握施工信息、及时作出相应决策。现场试验证明,随钻测量及钻孔数据处理软件通信稳定、测量准确、功能全面、操作简单,为优化定向钻孔施工提供了技术支撑。     

一种新型随钻轨迹仪的研制

针对现有随钻轨迹仪工作时间短、需人工同步、"数钻杆"记录钻孔深度不足等问题,采用深度实时测量技术、电源智能管理技术和数据自动同步与成图等关键技术,研制了新型随钻轨迹仪。该仪器由直线位移传感器、压力传感器、霍尔开关等组成,具有钻孔深度自动测量、电源智能管理、测量数据与深度自动匹配等功能。试验结果表明:新型钻孔轨迹仪工作稳定可靠、无需人工干预、工作时间长、生产效率高。     

非定向近水平钻孔轨迹参数的解算及应用

为解决目前井下瓦斯抽采短钻孔、探放水钻孔及地质勘探钻孔等非受控近水平钻孔轨迹随钻测量发展缓慢问题,开展了非定向近水平钻孔轨迹参数解算及现场应用。对近水平钻孔轨迹的5种解算方法进行对比分析,选择平均角法并植入Visual C++6.0软件,开发了随钻轨迹测量数据处理及钻孔轨迹图展示软件,研发了抗地磁场干扰的随钻测量装置。该软件通过对钻孔数据进行解算,展示了钻孔二维及三维形态轨迹图;将钻孔轨迹与矿井生产图结合,形成利于管理的轨迹跟踪底图,并根据偏差量划分出瓦斯抽采空白条带区域或勘探盲区。在贺西煤矿进行工业性试验,获取了11个钻孔的钻孔轨迹,结合工作面抽采系统图对瓦斯抽采空白条带进行分析识别,绘制了钻孔轨迹图和瓦斯抽采空白区域分布图,取得了较好的现场应用效果。     

多用途矿井钻孔轨迹测量装置的研制

针对煤矿井下常规钻机回转钻进轨迹测量装备的现状,研制了一种多用途钻孔轨迹测量装置。该仪器主要由多用途轨迹测量探头和防爆手机组成,探头采用三轴磁阻传感器HMC2003和2个双轴加速度传感器SCA100T组成传感器采集单元,采集的数据经过A/D转化并经微处理器MSC1210进行处理和计算后得出当前位置的姿态参数,并通过蓝牙以无线传输的方式输出;防爆手机APP接收探头传输的姿态参数,经过计算以数字和图形的方式显示钻孔的轨迹偏差。应用结果表明,该装置适用于随钻存储式测量、钻机或人工输送式测量多种测量方式,携带方便、测量施工效率高,能满足矿井现场的生产需求。     

回转钻进钻孔测量系统及其在寺河矿的应用

目前,尚未在煤矿普通回转钻进工艺中见到利用钻孔测量系统对钻孔进行轨迹测量的相关报道。因现有技术无法对普通回转钻进瓦斯抽放钻孔的实际轨迹进行有效监测,导致瓦斯抽放钻孔施工不到预定位置,出现瓦斯抽放盲区,煤与瓦斯突出事故时有发生。基于以上问题,利用地球重力场和地磁场原理,首次研制了普通回转钻进钻孔测量系统,并利用该套系统对瓦斯抽放孔的施工及相邻钻孔的设计布置起到了很好的指导作用。     

基于无线测量技术的煤矿工程随钻设备设计

为实现针对井下钻进设施的实时控制，研究设计了一套基于无线测量技术的煤矿工程随钻设备，综合运用倾角传感器、工具面向角传感器、磁方位角传感器等小型传感设备来采集钻井设施当前的姿态参数，通过防爆计算机对各项参数实施编码与计算，并在视频器上实现钻进轨迹参数的图形化显示。经应用试验后发现，研究所提出的煤矿工程随钻设备信号传输距离长、解调准确率高，可充分兼容结构较为简单的钻杆，控制过程稳定。     

φ175 mm电磁随钻测量系统的研制及试验研究

在深孔、定向孔钻进过程中,对钻孔轨迹的控制十分重要。电磁随钻测量系统能够监测钻孔状态参数并通过无线电磁波实时传输至地面,具有信号传输速率高、不受钻井液影响等优势。详细阐述了一种自主研发的电磁随钻测量系统及试验情况,试验最大孔深为609 m,此时地面接收信号高达200 mV。试验研究表明：该系统性能可靠,完全能够满足随钻测量近钻头处钻孔状态及环空压力、温度等参数的需求。     

原始钻孔轨迹模型的建立及模拟方法的精度对比

建立原始钻孔轨迹模型,可以为各种轨迹模拟方法计算精度分析及误差因素量化分析提供数据基础。测点要素间的关系可以看作顶角、方位关于深度的函数关系,将这种函数关系模型化,可获得模型曲线的切向量关于深度的函数关系。以此为基础,用微分方法得到曲线三维坐标关于深度的导函数,再用积分方法即可得到原始钻孔轨迹模型曲线。该模型提供了不同弯曲强度条件下的原始钻孔测点要素和三维坐标,对全角半距法和最小曲率法2种模拟方法进行误差计算、对比和分析,验证了在计算精度上最小曲率法优于全角半距法。根据计算结果得出了2种方法在计算误差上的差异,并针对勘查钻孔和定向钻孔2种实际应用条件得出相应的计算精度。     

钻孔设计与轨迹动态监控系统研究

计算机辅助钻孔设计与轨迹监控是钻探工程信息化和数字化发展的必要条件,从理论上、技术上和方法上对计算机辅助设计技术在钻探工程中的应用展开进一步的研究十分必要。钻孔设计与轨迹动态监控系统以定向钻探工程钻孔轨迹控制参数设计和钻孔轨迹分析监控为主,同时包括钻孔轨迹二维图形和三维图形绘制、钻探工程综合技术图、钻孔地质设计书和钻孔地质柱状图等钻探工程技术文件的自动生成等模块功能,利用计算机强大的数据处理及计算、图形绘制及生成等功能,通过软件编程和数据录入,自动完成钻孔设计与轨迹监控。该系统软件不仅适用于定向钻探工程设计与过程监控,还可作为钻探工程电子档案和钻探工程数字化管理系统的组成部分。系统软件经过了野外实践验证,并达到了预期的应用效果。     

GPS-RTK技术在阿勒安道煤矿地形测量中的应用

GPS-RTK测量技术能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位成果,并达到厘米级精度。阿勒安道煤矿地形测量实例,说明GPS-RTK技术可以高效率完成地形测量工作。在适合全站仪大规模作业的地形条件下,可以用GPS-RTK技术直接测设图根控制点,配合全站仪进行测图,大大提高测图精度和速度。     

矿山钻孔数据三维地层建模与可视化

三维地层建模与可视化是三维地理信息系统（Geological Information System,GIS）在地学中的重要应用,能够直观展现各类复杂的地质信息,对于实际地质分析大有帮助。为此,提出了一种基于引入四面体格网（Tetrahedral Network,TEN）的广义三棱柱（Generalized Tri-prism,GTP）模型的三维地层模型构建方法。该方法使用钻孔数据进行三维地层建模,首先以钻孔孔口数据生成地表面不规则三角网（Triangulated Irregular Network,TIN）,然后根据地层空间分布顺序,将TIN中的三角形逐个沿钻孔向下扩展生成GTP体元模型,建立三维地层模型并对其进行四面体剖分,最后使用可视化工具包（Visualization Toolkit,VTK）开发出三维地层可视化系统,实现了地层模型的三维显示及属性查询,距离、角度量测与剖切等空间分析功能。某矿山钻孔数据试验结果表明：基于引入TEN的GTP模型有助于解决空间实体剖切问题,将VTK应用于实现三维地层可视化是可行的,在可视化性能与空间分析操作等方面均有着良好的效果,对于提高矿山地质分析、地质建模与可视化效率有一定的参考价值。