[发明专利]一种煤矿用陀螺仪式钻杆定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及勘探测量技术领域，尤其是一种煤矿用陀螺仪式钻杆定位方法。

背景技术

目前国内井下钻孔参数测量普遍使用夹角规、坡度规、线绳及卷尺等常规机械测量工具，存在测量人为误差、程序繁琐、操作不方便等弊端。除了传统的测量方法外，还有地磁罗盘、ZJSD-1钻孔激光数字定位仪这些相对高级的测量仪器，但是地质罗盘受磁性材料和电磁场等因素干扰严重，再加上人为误差，测量精度非常低。ZJSD-1钻孔激光数字定位仪测量操作虽然比传统测量方法操作简单，测量精度也相对传统测量方法有所提高，但是总体来说操作步骤仍然比较繁琐，并且人为误差较大，操作步骤和测量精度还需进一步提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种煤矿用陀螺仪式钻杆定位方法，能够解决现有技术的不足，改进现有测量方法复杂的操作步骤，提高对钻探角度实时数据的测量精确度。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种煤矿用陀螺仪式钻杆定位方法，包括以下步骤：

A、标定基准

对传感器进行水平面和中线方向标定；

B、输出方位角和倾角

移动传感器，传感器内部进行数据解算并输出传感器倾角和方位角；

C、将传感器固定在钻杆上读取钻杆方位角和倾角。

作为优选，步骤A中，具体包括以下步骤：

A1、在传感器上安装一激光面光源，该光源面与传感器轴线平行，面光源投影在巷道顶端形成一条直线，调整传感器使该直线与巷道顶端中线或两个中线参考点重合，将传感器的该位置作为钻杆方位角的测量的零点位置；

A2、将传感器固定于水平台上，保持此时三轴加速度数据，将此时加速度数据作为测量时水平面标定的依据；将传感器放于可调节的支架上，调节支架，使传感器的三轴加速度数据和此前保存的水平时加速度数据相同，此时传感器的位置作为钻杆倾角测量的零点位置；

A3、将上述两个步骤中测定出的位置作为钻杆水平面和中线方向的零点，进行零点标定并进行保存。

作为优选，步骤C中，将传感器固定于磁性夹具上，使用磁性夹具吸附于钻杆的导轨面上，并保持传感器与钻杆的轴线平行。

本发明使钻孔方位参数实时获取的同时，较之现存的其他测量方法结果更准确，系统更可靠，测量操作更简便，并且抗磁场干扰，省时省力，能为地质分析提供可信度高的参考数据。

具体实施方式

一种煤矿用陀螺仪式钻杆定位方法，包括以下步骤：

基准的标定

水平位置和巷道中线是测量的两个基准(倾角和方位角的零点位置)，在测量过程中需要对传感器进行水平面和中线方向标定。

1、巷道中线对齐

传感器上安装一激光面光源，该光源面与仪器轴线平行，面光源投影在巷道顶端形成一条直线，调整传感器使该直线与巷道顶端中线(或者两个中线参考点)重合，此时传感器轴线与中线两者在水平面内投影理论上重合，将传感器的该位置作为钻杆方位角的测量的零点位置。

2、传感器水平调整

将传感器放在事先调整至水平的水平台，保持此时三轴加速度数据，将此时加速度数据作为测量时水平面标定的依据。

在测量时，将传感器放于可调节的支架上，调节支架，使传感器的三轴加速度数据和此前保存的水平时加速度数据相同，可视为此刻传感器保持水平。将传感器该位置作为钻杆倾角测量的零点位置。

3、零点状态标定

经过以上两个步骤的调整后，即可对传感器基准零点进行标定，标定(保存零点状态)此时状态作为钻杆倾角和方位角测量的零点。

方位角和倾角输出

完成传感器基准标定后，随意移动传感器，传感器上的加速度传感器和陀螺仪测量数据将实时发生变化，将三轴加速度数据和三轴角速度数据作为原始输入数据，进行滤波、姿态解算、误差消除，最后实时输出传感器的倾角和方位角，并显示在传感器上。将该仪器固定在钻杆上，并保持轴线与钻杆轴线平行，传感器将实时输出钻杆的方位角和倾角，传感器一次标定完成后，在关机前可以对同一巷道下的多个钻孔位置进行多次测量。

传感器的固定