矿用钻孔轨迹随钻测量系统20140306.ppt

矿用钻孔轨迹随钻测量系统 概述 霍州煤电集团隶属于山西焦煤集团，近年来，集团公司积极响应安全生产的号召，在瓦斯抽放、探放水领域配置了一系列的设备。根据统计数据，集团公司目前共拥有172台钻机，其中钻距大于200米的钻机有138台，小于200米的有34台。通过对李雅庄、干河、三交河、团柏、辛置等煤矿进行调研，了解到钻孔现场普遍存在钻孔轨迹无法测量、钻孔位置不确定等情况，造成瓦斯抽放盲区、探放水盲区等现象。钻孔的施工很多情况下依赖于现场工作人员的经验与技术，对钻孔情况缺乏一种科学、有效的评估方式。 概述 霍州煤电集团 现状：回转钻 机使用量大 轨迹无法 测量 实钻与 设计轨迹 偏差大 实现科学 钻孔 瓦斯抽放 效果好 测量精确 普通回转钻进 轨迹测量 回转钻进 必要性 易形成 瓦斯抽放 盲区及 探放水盲区 扫除瓦斯抽放、探 放水钻孔盲区 降低突出事故的 发生率 开发普通回 转钻进钻孔 测量系统 提高钻孔设计 、布置合理性 降低钻孔费用 成本 规范煤矿瓦斯抽 放、探放水作业的标准化 保障煤矿安全 生产 具有巨大的社会和经济效益 系统组成及工作原理 ?矿用钻孔轨迹随钻测量系统由探管、主机和上位机软件三部分组成。随钻测量探管的外保护筒由铍青铜合金管材加工而成，合缝处采用能防水、防尘的橡胶密封圈密封。数据处理仪不锈钢材加工而成，合缝处采用能防水、防尘的橡胶密封条密封。 施工时将随钻测量探管安装在无磁钻杆内，在钻进过程中，随钻测量探管采集钻孔倾角、方位角、工具面角等数据，存储在 flash芯片中， 与此同时主机接受操作工人的按键操作，进行有效测点数据采集并存储。最后由上位机软件对测量探管和数据处理仪中的数据进行合成，并绘制钻孔的空间轨迹曲线。 数据采集部分 特点：随钻测量、存储钻孔轨迹数据 探管电池 探管 测量探管固定结构设计 测量探管减震结构设计 1）三翼结构和双台肩结构，实现了轴向和径向的同时固定，克服螺钉易掉、滑扣、固定不牢靠、拆卸不便等问题 2）测量短节上设计安装有橡胶减震块，对钻孔过程中的震动起缓冲作用，保护测量探管内部电子元件 橡胶减震块 计时器 双轴加速 度传感器 磁阻传感器 记录测量时间 测量XYZ 三轴方 向上加速度分量 测量磁场分量 A/D采样 CPU计算 钻孔方位角 钻孔倾角 测 量 探 管 与同步器 时间合成 有效测点 加速度测量部分提供Gx、 Gy、Gz三个分量 磁场测量板提供Mx、 My、Mz三个分量 倾角、方位角、 工具面向角等参数 存储到FLASH 系统线路控制原理图 同步器 电池 同步器 与测量探管时间同步，记录有 效测量点存储测量探管中数据 同步器 1）充电器为同步器电池充电，充电时间约为4小 时 2）充电器输入为220V/50Hz交流电，输出为输出为7.2V直流电压。 1 同步器的电源设备与测量探管同为本安型镍氢电池组 2 电池电量供应能够保证同步器正常工作30小时 3 只需将更换下的电池带至地面通过专用的充电器充电 系统工作性能稳定 与定向钻进相比，采用回转钻进工艺进行钻孔时，工况复杂，且钻杆要随着钻头一直处于高速旋转状态，转速最高可达100~200r/min。这将对测量系统造成较大的震动。为解决这一问题，该套测量系统优选军工品质的传感器，同时在内部抗震结构设计上也做了极大的优化，使测量系统具有较高的抗震性，保证测量系统在回转钻进钻孔作业中稳定运行。 测量仪器具有小型化和低能耗 为满足回转钻进钻孔测斜仪应用的普遍性，回转钻进钻孔测斜仪采用Φ32mm的小尺寸测量探管。小尺寸测量探管具有过流面积大，阻力小，损耗小，便于携带等优点。同时，可将该套系统用于井下探放水钻孔的施工中，实现探放水钻孔的合理布置，防止出现探放水的盲区。 回转钻进钻孔测斜仪采用充电电池对系统进行供电，为了提高电池的使用时间，对测量系统内部的电路进行了优化设计，可保证测量探管、同步器工作时间大于30h，减少了充电时间，提高了工作效率。 倾 角： ±0.2° （-90 ～ 90°） 方 位： ±1.5° （ 0 ～ 360°） 仪器工作温度： -10 ～ 125℃ 仪器最大耐压： 60MPa 探管外形尺寸： Φ32×1488mm 测量探管重量： 6.5kg 数据处理仪重量：5.6kg 电池工作时间： ≥30h 仪器精度、工作参数及单套配置： 序号 产品名称 产品型号 单位 数量 备 注 1 无磁钻杆 Φ73/63mm 米 1.5 外径尺寸及形状可根据用户要求调整。 2 探管 YHX7.2-T 根 1 3 探管电源 节 2 4 主机 YHX7.2-Z 台 1 5 主机电源 节 2 6 通讯线 2米 根 2 7 连接线 2米