[实用新型]钻孔成像装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种成像装置，尤其是涉及一种可探测钻孔内裂隙空间产状的钻孔成像装置。

背景技术

随着我国经济和科学技术的飞速发展，对能源特别是煤炭、石油和天然气的需求也日渐增长。近10年来，中国煤炭的生产和消费量呈持续快速增加趋势，是世界第一煤炭生产和消费大国。然而，我国煤矿地质条件极其复杂，煤矿地应力高，变化梯度大，瓦斯含量高且透气性差，煤与瓦斯突出严重，开采难度大，重特大事故特别是瓦斯突出事故尚未得到有效遏制，煤矿安全生产问题突出。

瓦斯突出与瓦斯在煤层孔隙或裂隙中的流动密切相关，而煤岩体裂隙的空间产状对研究瓦斯在煤层中的流动规律至关重要。同时，石油和天然气（页岩气等）的开采与它们在岩层孔隙或裂隙中的渗透密切相关，而岩体中裂隙的空间产状对研究石油和天然气（页岩气等）在岩层中的渗透规律也至关重要。因此，可以通过获取裂隙空间产状来研究瓦斯、石油等在煤体或岩体中的流动（渗透）规律，进而提高煤炭、石油及天然气的生产率，并保证生产安全。

煤岩体中的裂隙场是瓦斯运移或渗流的主要通道，其几何及物理特性是瓦斯解吸、富集、运移的先决条件，裂隙场的演化发育情况将直接影响着煤岩体的渗透性以及瓦斯在破断煤岩体中的渗流情况。但是目前大量的研究工作主要集中在煤的渗透属性及瓦斯运移基本规律，并没有考虑工作面前方由于支撑压力变化和卸载效应导致的煤岩体高度破裂产生的复杂的裂隙网络对渗透性的影响，同时也无法从定量的角度评价该情况下煤层渗透性的变化情况。煤岩体结构在高应力强卸荷作用下如何演化以及如何控制岩体的力学行为，如何描述裂隙场的空间展布规律、揭示其迹长、开度等尺度关系、以实现对采动裂隙场更深层次的描述与建模都是亟待解决的问题。

为了探明工作面高强度开采条件下煤岩体裂隙网络分布特征及演化规律，考虑流-固耦合作用下煤层内瓦斯运移的机制以及采动裂隙作用下的瓦斯流动模型及其数值方法，进一步完善理论模型及测试技术，实现采动裂隙对煤岩体内瓦斯流动影响的研究，必须寻求一种能够测量煤岩体裂隙空间产状与分布的方法和技术。因此需要利用可探测孔内裂隙空间产状的钻孔成像装置，然而，目前在现场测量煤岩体裂隙采用的钻孔成像仪探头中不带三维罗盘，存在以下问题：

①在钻孔成像仪探头在向钻孔内推送过程中会发生旋转，会导致在视频图像数据后处理过程中每一帧图像展开成平面图时的剖线位置不一样，因此将每一帧平面展开图拼凑在一起时就会发生错位，得不到连续完整的钻孔孔壁裂隙平面展开图和三维柱状图。

②钻孔的方位角和倾角是打钻前人为确定的定值，而钻孔并非一条绝对的直线，其方位角和倾角也并非保持不变，钻孔可能会因为钻头弯曲或煤层地质条件等因素的影响而发生弯曲，且打钻时钻孔方位角和倾角跟预先设定的值必然存在一定偏差。该问题直接导致钻孔实际方位角和倾角值跟计算时采用的值存在较大的误差，最终导致测得的钻孔裂隙空间产状会有较大的误差。

因此，增强钻孔成像仪探头的拍摄技术和数据后处理软件技术手段，提高当前井下钻孔岩层或煤层物理几何参数监测手段的实用性和精确性是亟待解决的问题。

此外，在矿井施工过程中常会用到居中器，居中器可以将滚轮或其他相应主体部件扶正居中。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种钻孔成像装置，该装置能够利用内置三维罗盘的钻孔成像仪探头对钻孔形成全景摄像，获得连续完整的钻孔孔壁裂隙平面展开图和三维柱状图，提高测得的钻孔裂隙空间产状的准确性。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：钻孔成像装置，包括钻孔成像仪主机、钻孔成像仪探头、深度计数器、探头推杆、居中器及数据处理器，钻孔成像仪探头内设有三维罗盘，所述钻孔成像仪主机与深度计数器及数据处理器相连，钻孔成像仪探头的顶部设有居中器，钻孔成像仪探头的底部设置有探头推杆，钻孔成像仪探头与深度计数器相连。

具体的，钻孔成像仪探头的底部也设有居中器。

作为上述技术方案的优选方案，所述居中器包括滚轮，滚轮的直径与钻孔的孔径相匹配。

具体的，还包括数据线，所述钻孔成像仪主机与深度计数器通过数据线相连。

具体的，深度计数器包括计数滑轮以及扶正线槽，数据线的一端连接在钻孔成像仪探头，其另一端依次先后穿过深度计数器的计数滑轮的切点以及扶正线槽，然后与钻孔成像仪主机连接。

进一步的，还包括测距线，测距线连接在钻孔成像仪探头与深度计数器之间。

具体的，所述钻孔成像仪主机包括图形显示模块、数据存储模块及主控制模块，主控制模块分别与图形显示模块及数据存储模块相连接。