[发明专利]一种矿用随钻式钻孔轨迹检测方法、钻杆及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿用随钻式钻孔轨迹检测方法，并涉及适用于该方法的钻 杆及系统。

背景技术

煤矿在进行采煤作业前，通常会先进行地质勘探，以查明煤层、岩石、水 的地质分布，有瓦斯的煤矿通常需要进行瓦斯抽放；进行这些作业主要靠在煤 层或岩层中打入一定数量的钻孔。而煤矿井下的钻孔轨迹和钻孔深度的准确量 对于衡量煤矿瓦斯抽采孔、探放水孔作业质量具有重要意义。目前煤矿井下现 有的钻孔深度测量方法，大多采用人工记杆数的方法，但在杆数较多时容易出 现漏计、误计的问题。也有使用仪器直接测量的产品，但是普遍存在安装复杂、 计量不准、误差大的问题。

申请号为201420863880.0的实用新型专利《矿用随钻式钻孔轨迹测量系 统》公开了这样的一种技术方案：测量系统包括测量探杆，测量探杆中设有主 控制器，用于测量空间姿态的姿态检测传感器，所述的测量探杆中设有用于检 测测量杆处于运动、静止状态的运动状态测量器。主控制器根据运动状态测量 器的输出，在测量探杆由运动状态转为完全静止状态时，主控制器发出测量信 号，控制所述姿态检测传感器进行空间姿态测量。

这种方案，姿态检测传感器测量得到的空间姿态信息存储在存储器中，为 了得到钻孔轨迹需要将整个钻孔中的钻杆全部拔出后，从各个钻杆的存储器中 得到钻孔过程中的空间姿态信息。因此，这种钻孔轨迹的测量是一种离线式的 测量，不能够在钻孔过程中进行检测，不利于在钻孔过程中掌握钻孔的过程。

另外，上述方案为了节省钻杆中的电池电量，设定在静止时开始工作进行 空间姿态的检测。所以需要一个加速度传感器来判断钻孔的静止、运动姿态， 造成钻杆的成本、体积的增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种矿用随钻式钻孔轨迹检测方法，用以解决现有技 术中煤矿井下钻孔轨迹测量是离线方式，无法在线检测的问题。同时，本发明 还提供了应用上述方法的检测系统，以及钻杆。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

一种矿用随钻式钻孔轨迹检测方法，步骤如下：

步骤1)：触发钻杆上的姿态检测装置，姿态检测装置被触发时，将检测到 的姿态信息编码，并发射包含编码信息的弹性波，通过钻孔反向的路径回传， 该包含编码信息的弹性波沿钻杆传播回钻机处；

步骤2)：接收所述包含编码信息的弹性波，对该弹性波进行解析，获取对 应钻杆的姿态信息。

进一步的，所述触发钻杆上的姿态检测装置的方式为：在钻机处，沿钻孔 正向路径发射弹性波，弹性波沿着钻杆传播；当弹性波抵达钻杆时，钻杆上的 姿态检测装置被触发。

优选的，所述步骤2)中，在钻杆上的姿态检测装置被触发后，开始工作， 检测钻杆的姿态信息。

进一步的，所述轨迹检测方法包括钻孔深度检测方法：在钻机处，沿钻孔 正向路径发射弹性波，弹性波沿着钻杆传播，达到最前端的钻杆时，弹性波反 射，通过接收反射的弹性波，测量发射与接收弹性波的时间差，从而计算钻孔 深度。

同时，本发明还提供了适用于本发明矿用随钻式钻孔轨迹检测方法的一种 钻杆，所述钻杆上设有姿态检测装置，该姿态检测装置包括CPU、电池、编解 码单元、姿态检测传感器和弹性波发射模块，以及一个用于触发弹性波发射模 块发射弹性波的触发模块。

优选的，所述触发模块为弹性波接收模块，所述姿态检测传感器为电子罗 盘或陀螺仪。

优选的，所述姿态检测传感器是电子罗盘，所述钻杆包括钻杆本体与钻杆 本体上轴向连接的无磁探管，所述电子罗盘设于所述无磁探管内。

再者，本发明还提供了适用于上述矿用随钻式钻孔轨迹检测方法的一种系 统，包括测量主机和钻杆，测量主机驱动连接一个用于发射、接收弹性波的第 一弹性波收发模块，所述钻杆上设有姿态检测装置，该姿态检测装置包括CPU、 编解码单元、姿态检测传感器和第二弹性波收发模块。

优选的，所述姿态检测传感器为电子罗盘或陀螺仪。

本发明的钻孔深度检测方法，是一种在线式的检测方法，姿态检测装置将 检测到的姿态信息加载到回传的弹性波上进行回传，从而利用弹性波沿钻杆的 传播实现了姿态信息的在线采集。