矿用电磁随钻测量装置及应用

针对有线随钻测量装置的中心通缆钻杆制造成本高、通缆接头易损坏等问题,研制了一种矿用电磁波随钻测量装置。该装置由专用工控机、测量探管、电磁传输探管等部件组成,以钻杆和地层为传输信道,并采用智能电源管理单元延长仪器工作时间。煤矿井下试验结果表明:电磁随钻测量系统工作稳定、测量数据准确、电磁传输可靠,且无需使用中心通缆钻杆,既提高了井下定向钻进的可靠性又显著降低了钻进成本,满足煤矿井下各类定向钻孔的随钻测量要求。     

煤层井下定向钻进用随钻测量系统的研制

为实现煤矿井下定向钻进的安全高效进行,需要研制煤矿井下定向钻进用随钻测量系统,对钻孔轨迹进行实时测量和控制.通过分析煤矿井下施工环境、钻进工艺和功能结构要求等,总结了系统研制技术要求和研制关键技术,制定了系统组成结构与工作原理、工作模式与控制流程、孔口仪器研制、测量探管设计及系统软件设计等关键技术的实施方案,并具体实施和研制出了4种型号随钻测量系统,应用效果良好,可满足煤矿井下定向钻进需要.     

基于外部供电的矿用随钻测量装置研究及应用

为了解决现有煤矿井下随钻测量装置探管的电池寿命、信号稳定性、电池环保等方面存在的问题,根据电流环的工作原理研制开发了基于外部供电的矿用随钻测量装置ZSZ1000,该装置可通过专用通缆钻杆同时对随钻测量装置探管进行供电和传输信号.在不同地质条件的多个煤矿进行工业性试验,试验证明该装置在各种钻孔轨迹的情况下都可以保证高可靠性运行,钻孔效率提高10％以上,每年每根探管节省千米定向钻机运行电池成本约25万元.     

煤矿井下定向钻进测量探管

通过对定向钻进系统中的关键部件-测量探管的硬件组成及测量原理的分析,介绍测量探管在随钻测量系统中的工作原理,说明了测量探管在定向钻进技术中所起的重要作用。     

无线随钻测量系统在煤矿底板水害防治中的应用

为解决唐家会煤矿煤层底板水害问题,计划通过搭配无线随钻测量系统的钻孔注浆方法来解决。井下无线随钻测量系统由隔爆计算机、本安型键盘、数据存储器、压力变送器和隔爆测量探管组成,通过实时测量倾角、方位等数据,为控制钻孔轨迹提供依据。实践结果表明,通过设计合理的钻孔轨迹,采用三级孔身结构,同时配合无线随钻测量系统和定向钻进工艺,可精确控制钻孔在目标层位延伸,达到底板水害防治钻孔的要求。钻孔无线测量系统较传统的有线测量系统钻速明显提高,钻进效率得到提升,且无需对通缆钻杆进行维护和测试,劳动强度有所降低。     

矿用电磁波随钻测量系统在定向钻进中的姿态校准

矿用无线电磁波随钻测量系统适用于煤矿井下定向钻孔施工,既能满足水力钻进,又满足空气钻进,在松软煤层的瓦斯抽采钻孔施工中逐步得到应用。本文介绍了矿用无线电磁波测量系统的组成、姿态测量原理以及电磁波系统定向钻进施工技术。为了准确测量和控制钻孔的轨迹,现场实测数据并对采集的数据进行成图分析,直观反映定向钻进姿态误差来源和趋势,得出影响测量精度的因素是无磁钻杆和测量探管间的不同轴造成的,进一步分析找出了造成不同轴的原因,对提高电磁波系统现场的精度给出了建议措施。通过数据分析也验证了测量探管的姿态测量精度满足仪器设计要求。     

Φ63.5 mm螺旋钻杆随钻定向测量系统

研制了外径63.5 mm的螺旋钻杆随钻定向测量系统。该系统的测量探管通过中心通缆式钻杆与孔口的防爆计算机相连,由井下交流127 V为测量探管及孔口防爆计算机供电,测量数据由数字载波信号通过通缆钻杆实时传送给孔口的防爆计算机,实现数据实时显示、存储和图形绘制。性能测试表明系统可满足煤矿井下较小孔径探放水孔或瓦斯抽放孔施工中的定向钻进要求。     

随钻伽马测井探管节电降功耗控制方法与系统设计北大核心

针对煤矿井下随钻伽马测井系统孔中测井探管供电时长与钻孔作业施工周期不匹配的矛盾,研究并设计了基于孔中探管状态监测的节能降功耗控制方法与系统,对节能降功耗控制系统控制方法实施流程进行介绍。节能降功耗控制方法与系统作为对目前已有的煤矿井下随钻测量系统孔中探管几种供电方式缺点弥补,或结合现有供电方式进行联合使用,从而解决现有仪器因供电问题不能满足所有工况和工艺条件的问题。     

煤矿井下定向钻进过程中测量关键技术研究

随着定向钻进的快速发展,随钻测量技术得到了广泛的关注。随钻测量系统一般采用磁性测量技术,在有磁场干扰的情况下,测量系统的精度是有限的。提出了一种基于惯性技术的基于冗余加速度计的测量—钻井系统,该新型钻孔测量系统具有较好的抗扰动性能以及较高的测量精度,计算结果更可靠。为匹配该技术,开发了一种基于防爆计算机的随钻测量系统,用于井下测量数据的处理和显示。该技术集成到定向钻进系统中,并在我国煤矿的应用中得到了验证。     

适用于筛管下放工艺的煤矿随钻测量装置研究

基于松软煤层筛管下放工艺技术,研究随钻测量系统技术、并对探管进行合理性改进,通过研究设计了一种微小型探管(φ20 mm×692 mm),在实现不退钻测量的情况下,筛管能够自由下放。最后,对探管进行现场试验,手持终端试验数据表明,该随钻测量系统局用高可靠性、数据精确、适应性强等特点,具有很好的市场应用前景。     

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。     

多用途矿井钻孔轨迹测量装置的研制

针对煤矿井下常规钻机回转钻进轨迹测量装备的现状,研制了一种多用途钻孔轨迹测量装置。该仪器主要由多用途轨迹测量探头和防爆手机组成,探头采用三轴磁阻传感器HMC2003和2个双轴加速度传感器SCA100T组成传感器采集单元,采集的数据经过A/D转化并经微处理器MSC1210进行处理和计算后得出当前位置的姿态参数,并通过蓝牙以无线传输的方式输出;防爆手机APP接收探头传输的姿态参数,经过计算以数字和图形的方式显示钻孔的轨迹偏差。应用结果表明,该装置适用于随钻存储式测量、钻机或人工输送式测量多种测量方式,携带方便、测量施工效率高,能满足矿井现场的生产需求。     

薄煤层用低矮履带钻机的研制及应用

针对在低矮巷道进行薄煤层全断面低位孔钻探施工,分析了薄煤层矿区地质条件、巷道条件和钻探设备的需求情况,研制了一种薄煤层用低矮履带钻机。钻机从整体结构上控制了外形尺寸,设计了履带车体、翻转式调角装置和多级可放倒式稳固装置,配套成熟的动力系统及执行机构实现其功能的匹配,可远控操纵台及独立控制的行走操纵机构提高了钻机的高效性及先进性。在现场进行了工业性试验,钻机技术参数完全符合施工要求,验证了该钻机在低矮巷道、薄煤层进行低位孔全断面施工的适应性,为推动薄煤层安全高效开采发挥了重要作用。     

基于LT6803的大容量锂离子后备电源设计

为提升大容量锂离子电池后备电源被应用于煤矿生产过程的实际效果,依据相关规定和要求,设计了基于LT6803的大容量锂离子后备电源。该后备电源采用24支60AH磷酸铁锂电池相串联,进行了专门的隔爆箱体和电气设计,电池管理系统采用两片型号为LTC6803的电池管理芯片,并采用被动均衡方式对电池组的一致性进行管理。该设计硬件及软件系统简单明了,极大提高了系统的可靠性,减少了开发设计工作量,有效提高了后备电源的使用期限,值得进一步推广应用。     

矿用钻孔深度声波测量装置设计与应用

针对目前煤矿井下钻孔施工的质量验收,主要依靠退钻时人工数钻杆的方式计量钻孔深度,效率低且人为因素大的问题,通过研究基于钻杆柱中声波反射原理设计了便携式钻孔深度测量装置,利用声波在钻杆柱中的传播的速度和声波在钻杆柱中往返传播一个周期的时间计算出钻孔中钻杆柱的长度,确定钻孔深度。设计的矿用钻孔深度测量装置主要由3部分组成:激震源、探头和主机,关键的数据处理和人机交互等功能通过主机的软硬件实现。在大佛寺煤矿和寺河煤矿进行的现场试验,验证了该装置的测量深度大于200 m,最大误差不超过10 m,能够满足煤矿井下孔深测量的迫切需要。     

土耳其贝帕扎里天然碱矿钻井工程MWD实地校核

土耳其贝帕扎里天然碱矿采卤工程是目前世界范围内采用对接井水溶开采方法进行采矿的最大规模的天然碱采矿工程。在对接井施工过程中，由于出现了地磁变化异常和地质条件变化，致使MWD导向系统出现了一定偏差。为减少仪器偏差，设计并对仪器进行了实地校核。校核结果表明，探管的安装条件对其数据精度有较大的影响。其校核结果被应用于实际生产中，起到了良好的指导作用。     

矿用漏电报警器设计

提出了一种矿用漏电报警器,对其工作原理进行了理论分析,并进行了实验研究。结果表明,这种矿用漏电报警器在电路无故障时不动作;当发生单相漏电时,它同时兼具报警、保护和保证供电可靠的功能,在中小型煤矿具有广泛的实际应用价值。     

一种滑坡无线网络监测系统

滑坡监测的重点是对滑坡体倾斜角变化的监测。针对目前滑坡监测仪器高精度、高可靠性、高自动化程度及高便携性的要求,提出了一种基于SCA100T和CC2530的无线滑坡监测系统。系统以STM32单片机作为主控MCU,采用SIM900模块实现GSM网络接入,基于9 V干电池,12 V、40 Ah蓄电池和小型太阳能发电系统完成系统持续供电;分为采集终端、采集站、接收主机3部分。采集站通过SCA100T传感器采集滑坡体倾角信息,各采集站和采集终端之间采用ZigBee进行通信,采集站基于GSM网络将数据发送至远程的接收主机。系统程序设计采用主动上传与定时上传相结合的机制降低功耗,利用短信触发或定时器定时触发,驱动倾角传感器采集,并启动GSM模块实现远程自动化传输。该系统倾角监测绝对精度高达0.035°。     

一种新型滑坡体无线远程监测系统设计

针对目前滑坡体监测仪器高测量精度、高可靠性、高自动化程度及低功耗的要求,设计了一套滑坡体全数字高精度自动远程监测系统。系统以STM32为核心,集成了SCA100T高精度双轴加速度传感器、MPS-S-400 mm-P位移传感器及SRY-1雨量计,采用SIM900模块实现GSM网络接入,基于12 V/40 AH蓄电池和小型太阳能发电系统完成系统持续供电。系统程序设计采用动态周期采集机制降低功耗,利用雨量阈值触发,驱动倾角传感器与位移传感器采集,并启动GSM实现远程数据传输。实验结果表明：系统能够实现滑坡体区域的雨量、表面位移和深部倾角参数自动化远程采集与传输;雨量采集精度为0.1 mm、地表位移采集精度为0.022 mm、深部倾角采集精度高达0.035°;该系统在无太阳能充电的环境下续航时间持续15 d,正常日照条件下持续工作时间大于90 d。     

一种矿用电参数测量仪的研究

针对煤矿原有老旧供电开关、大型用电设备等无法实现实时用电参数监测的问题,通过PT、CT转换,运用高精度快速采用技术,设计了一种矿用电参数测量仪,可在不改变现有供电设备架构的情况下将主要供电装置的运行参数集中采集。研究结果表明,该仪器的多参数测量装置采样精度达0.2级、电度测量精度达0.5级、电参数测量齐全,在煤矿供电实时监控、用电计量、绩效考评中具有重要指导意义。