钻孔随钻轨迹测量及三维可视化技术研究

针对矿井钻孔轨迹测量中存在的随钻测量技术落后、数据传输效率低、钻孔轨迹测量结果成图效果差等问题,提出了钻孔轨迹随钻测量、数据实时传输及数据三维可视化成图技术。该技术主要由钻孔随钻轨迹测量、钻孔轨迹实时监测装置、数据三维可视化成图及数据处理组成。钻孔随钻轨迹测量使用先进的无线随钻存储式测量方法,数据实时传输使用蓝牙或无线网络传输方式,利用CAD钻孔数据成图及利用专用处理软件进行钻孔数据三维可视化成图。研究表明,该套钻孔轨迹测量及数据处理方法可提高钻孔测量质量,提高数据处理效率及可视化效果。研究为煤矿安全服务提供了新的技术手段。     

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。     

矿用随钻存储式智能钻孔轨迹测量装置研制

针对煤矿井下常规钻机回转钻进轨迹测量装备待机时间较短的现状,研制了一种矿用随钻存储式智能钻孔轨迹测量装置。应用结果表明,该装置能大幅度提高探头的待机时间,携带方便、测量施工效率高,能满足矿井现场的生产需求。     

回转钻进随钻轨迹测量系统的应用

YCSZ(A)型回转钻进随钻轨迹测量系统可以为煤矿钻孔施工提供可信的参考依据。系统对普通钻孔测孔,结果符合回转钻进钻孔走势经验和理论推断;使用纠偏装置时测孔结果体现出控制跑偏效果明显;通过姿态仪和测孔结果验证,得知控制开孔角度对于控制钻孔走向效果明显。回转钻进随钻轨迹测量系统可以适用于多种条件下的普通钻孔施工轨迹测量,具有良好的兼容性和很高的可信度。     

随钻轨迹测量技术在确定煤矿顺层抽采钻孔空白带方面的应用研究

利用YCSZ(A)存储式随钻轨迹测量仪采集探管内部传感器磁强计和加速度计,对钻孔随钻轨迹进行分析,绘制钻孔竣工图,分析顺层抽采钻孔空白带情况,为解决回采工作面补充实施顺层钻孔区域防突措施提供可靠依据,提高顺层钻孔区域防突措施实施的有效性。     

随钻钻孔电磁场频率超前测深技术研究

现有的煤矿掘进工作面直流电和瞬变电磁物探技术随着探测半径的增加信号强度减弱,而钻探技术工作量又较大。在对现有的煤矿掘进工作面超前探放水和电磁场频率超前测深分析的基础上,提出了随钻钻孔电磁场频率超前测深方法,设计了随钻探测探头结构和电路,并进行了工业性试验研究。结果表明：基于电磁感应的趋肤效应,采用电磁偶极剖面法装置在消除一次场的同时,又具有较强的电磁效应,电磁场频率较低时,可探测较大半径范围内的煤岩体含水构造;电磁波频率较高时,可探测较小半径范围内的煤岩体含水构造;在钻探过程中,在钻头和钻杆之间安装随钻钻孔电磁场频率超前测深装置,可有效探测钻孔半径0～30 m范围内的煤岩体含水构造,提高了探测精度,且探放水设计钻孔数量减少了2/3,有效提高了掘进效率。     

钻孔轨迹测量技术及应用研究

在煤矿井下钻孔施工中,由于缺少控制钻孔轨迹的螺杆钻具和测斜系统,导致施工出来的钻孔轨迹和设计存在很大的偏差,但这种偏差如果不进行实际的轨迹测量根本无法知道其具体的偏差位置;研究了目前市面上的几种钻孔轨迹测量技术装备及其应用的效果。     

矿用低功耗随钻轨迹测量仪

设计了一种基于磁感传感器和MEMS加速度传感器的矿用随钻轨迹测量仪,重点论述了轨迹仪测量单元的设计,给出了利用磁传感器和加速度传感器测量地球磁场和重力场的测量方案。对仪器低功耗模式进行了研究,论述了采用实时时钟芯片对单片机校时的设计方案。通过精度检测试验和应用实例,证明了随钻轨迹测量仪具有精度高、功耗低、体积小的特点,完全满足实际钻探工艺中对钻孔轨迹测量的要求。     

钻屑随钻处理技术研究

介绍了国内外钻屑处理技术现状,提出了一种新型钻屑随钻处理实施方案,研制出关键技术设备。室内研究和3口井的现场试验结果表明:具有钻屑随钻处理功能的新型钻井液固控系统的现场适应性良好,能够满足我国实际钻井工况要求,推广应用前景广阔。     

钻孔轨迹随钻测量仪在上隅角瓦斯治理中的应用

为了治理回采工作面上隅角的瓦斯,双柳煤矿使用普通钻机施工大角度(+20°~+40°)高位裂隙钻孔时,由于受到钻杆的自重和岩层的软硬条件限制,施工的钻孔轨迹往往不能达到设计钻孔的标准,钻孔在平面和竖直面内的偏差能达到+10 m以上,给回采工作面上隅角的瓦斯治理带来困难,通过分析比较,采用钻孔轨迹随钻测量仪,能够掌握每个钻孔的实钻轨迹,及时采取补救措施,使回采工作面上隅角的瓦斯治理达到预期效果。     

松软煤层下筛管钻孔轨迹测量技术

为了解决松软煤层筛管下放条件下钻孔轨迹测量难题,研究了筛管下放条件下的钻孔轨迹测量装置与技术。设计开发了一种用于筛管中使用的小型轨迹测量探管,以及与之配套使用的手持式控制终端,测量探管与手持式控制终端通过蓝牙进行连接。在钻孔形成后,使用手推杆将轨迹测量探管送入下过筛管的钻孔中进行轨迹测量,解决了筛管下放后无法进行钻孔轨迹测量的难题。现场试验结果表明:该测量系统具有可靠性高、数据准确等特点。     

防冲钻孔轨迹测量技术与应用

为确保矿井安全生产,防止打钻卸压过程中由于人为因素造成打假孔和深度不够,方位不准及打钻出现偏差现象,需对打钻过程进行监控,本文运用钻孔轨迹测量仪对打完的卸压孔终孔位置、方位、角度进行复测,为钻机架设和打钻提供准确参考,进而提高钻孔使用效率。     

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。     

随钻钻孔电磁波层析成像技术在超前探水中的应用

本文主要论述随钻钻孔电磁波层析成像超前探水技术的原理,通过在同煤集团燕子山煤矿的工程实践表明,随钻钻孔电磁波层析成像在探测岩层富水性与钻探结果基本吻合。提高了探测巷道水害的准确性与高效性,保证了矿井安全生产。     

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。     

关于随钻测斜仪和钻孔抗斜器的研究

本文简要介绍随钻测斜仪的研究内容、仪器性能和预期效果;作者在变向器理论的基础上,拟研究一种性能可靠、操作方便的机械式圆筒形抗斜器用于转盘钻的防斜。     

随钻测斜钻井技术在定向钻孔施工中的应用探讨

施工定向井或者对钻孔纠偏,往往使用槽式定向楔（斜铁）,用少加钻铤和慢速稳压钻进的方法控制造斜段的井斜角,用JJX-3A型或陀螺测斜仪对施工后的井段进行测斜。这种方法由于受到孔内铁质套管、定向楔和地磁倾角的影响,无法使定向楔一次定位成功。只能依靠频繁的测斜、测量后对定向楔扭方位,再次按照扭动的方位造斜施工。纠斜施工中的随意性较大,很难一次定位成功。     

煤矿井下随钻电阻率测量模型参数

为了得到最适用于煤矿井下孔内电阻率测量工况的各工程参数,实现孔内电阻率精准测量,对孔内电阻率测量常用的对称四级测量模型展开了研究,推导了电阻率探测深度与最佳电极间距之间的理论关系,得到了220 mm的最佳电极距,随后分析了正弦交流激励电流作为电极激励电流的优势,并选取了最佳电极供电方式及最佳电极材料,从而使对称四极测量模型的各工程参数具备更好的工况适用性。