煤矿井下手持式浅孔轨迹仪

研制了煤矿井下手持式浅钻孔轨迹仪。仪器主要由孔口显示控制器、轨迹仪探管和输送杆3部分组成,用于煤矿井下较浅钻孔的输送式测量。轨迹仪探管可测量钻孔的倾角、方位角和工具面向角等姿态参数,孔口显示控制器同步工作并记录钻孔的深度和测量时间,二者通过蓝牙无线传输的方式进行通信,最终结果以数字和图形的方式显示出来。试验结果表明,该设备工作稳定、性能可靠,实用性强。     

钻孔数据处理与三维显示软件设计及应用

针对煤矿井下回转钻进用随钻轨迹仪及手持式轨迹仪测量软件功能单一、显示不直观、无法指导钻孔施工等问题,采用C#语言开发了钻孔数据处理软件;软件具有数据预处理、钻孔深度及钻孔轨迹计算、钻孔轨迹三维建模与显示及钻孔轨迹设计指导等4个功能模块,可实现钻孔数据的导入与处理、钻孔深度及钻孔轨迹可视化显示、定量计算钻孔覆盖盲区及指导后续钻孔施工;利用该钻孔数据处理软件可快速定位钻孔群轨迹及终孔落点,准确判定钻进盲区及钻孔与煤层的位置关系。现场试验表明:钻孔数据处理与三维显示软件使用可靠稳定,数据处理简单有效,钻孔群轨迹及煤层分布的三维显示直观明了,可为后续钻进施工提供及时、有效的技术支撑。     

矿用无线存储式轨迹测量仪的研究与设计

针对现有有线轨迹仪存在的诸多问题,给出基于蓝牙的无线存储式轨迹测量仪的实现方法。介绍了轨迹仪的工作原理,并给出一种姿态解算方法。提出以nRF52832和LSM303DLH为核心的数据采集处理方法。最后通过Android手持终端显示轨迹图像。     

顺层上行钻孔轨迹测量参数偏差距离规律分析

为了分析顺层上行钻孔轨迹偏差距离规律,在掌握示范钻场工作面煤岩分布、瓦斯赋存、水文地质等情况的基础上,结合项目示范的钻孔施工要求,设计了多组测量用钻孔参数,使用专业的钻孔轨迹测量仪器检测钻孔的实际轨迹。在岩性分析和轨迹数据的基础上,利用数据分析软件对工作面300个钻孔轨迹偏差距离进行了处理,得出了顺层上行钻孔上下偏差、左右偏差、百米平均偏差的分析数据,最终可为钻孔智能设计、无人化智能钻进提供必要的数据支撑。     

基于Android系统的多功能矿用本安型钻孔成像仪设计与应用

设计并实现了一款基于Android系统的多功能矿用本安型钻孔成像仪,详细论述了钻孔成像仪的总体结构,并分别阐述了钻孔成像仪主机、探头、计数器的硬件设计,利用Eclipse跨平台的自由集成开发环境设计应用在成像仪主机上Android系统的成像仪软件。通过现场试验对钻孔成像仪的实际应用进行验证,试验结果表明:钻孔成像仪能够在地面及煤矿井下复杂环境中应用,能够为解决实际工程中的问题提供可靠有效的图像、轨迹和深度等数据信息。     

定向钻孔轨迹变化规律研究与动态设计方法

深部资源的勘探与开发离不开定向钻探,定向钻孔轨迹设计往往是成功实施的关键。定向钻孔设计首先必须科学研究定向钻孔轨迹变化规律。依据客观条件,合理选择模型,建立起函数关系,揭示出钻孔轨迹变化内在规律,提出了包含设计和检验于一体的动态跟踪设计方法。     

YZG7矿用钻孔轨迹仪在朱家店煤矿应用

以随钻轨迹测量为研究对象,针对传统的回转钻机钻进无法测量钻孔空间轨迹,造成钻孔实际轨迹与设计出现较大偏差的情况,结合矿井现场应用,提出了采用钻孔轨迹仪测量。阐述了YZG7矿用钻孔轨迹记录仪结构与原理以及施工方法,并在朱家店煤矿进行现场应用。实践得出实钻终孔位置和设计终孔位置上下偏差2.28 m,左右偏差7.62 m,掌握了实钻钻孔轨迹的钻进情况。     

一种新型随钻轨迹仪的研制

针对现有随钻轨迹仪工作时间短、需人工同步、"数钻杆"记录钻孔深度不足等问题,采用深度实时测量技术、电源智能管理技术和数据自动同步与成图等关键技术,研制了新型随钻轨迹仪。该仪器由直线位移传感器、压力传感器、霍尔开关等组成,具有钻孔深度自动测量、电源智能管理、测量数据与深度自动匹配等功能。试验结果表明:新型钻孔轨迹仪工作稳定可靠、无需人工干预、工作时间长、生产效率高。     

钻孔设计与轨迹动态监控系统研究

计算机辅助钻孔设计与轨迹监控是钻探工程信息化和数字化发展的必要条件,从理论上、技术上和方法上对计算机辅助设计技术在钻探工程中的应用展开进一步的研究十分必要。钻孔设计与轨迹动态监控系统以定向钻探工程钻孔轨迹控制参数设计和钻孔轨迹分析监控为主,同时包括钻孔轨迹二维图形和三维图形绘制、钻探工程综合技术图、钻孔地质设计书和钻孔地质柱状图等钻探工程技术文件的自动生成等模块功能,利用计算机强大的数据处理及计算、图形绘制及生成等功能,通过软件编程和数据录入,自动完成钻孔设计与轨迹监控。该系统软件不仅适用于定向钻探工程设计与过程监控,还可作为钻探工程电子档案和钻探工程数字化管理系统的组成部分。系统软件经过了野外实践验证,并达到了预期的应用效果。     

矿井多煤层瓦斯穿层抽放钻孔轨迹测量技术

针对煤矿井下钻孔群轨迹测量及监测技术研究及应用较少,无法实现瓦斯抽采盲区的分析与显示、无法指导后续钻孔设计施工等问题,利用钻孔轨迹监测技术及数据处理软件,实现钻孔群轨迹实时测量与三维绘图。该技术硬件由钻孔轨迹测量系统组成,软件功能包括钻孔轨迹计算、巷道及钻孔三维建模与显示。钻孔数据处理实现钻孔轨迹的计算,钻孔轨迹三维建模将钻孔轨迹、煤层走向等信息通过三维方式显示,钻孔轨迹设计指导模块给出钻孔抽采盲区,实现了煤矿地质透明化。实践表明:利用随钻轨迹监测技术对钻孔轨迹进行监测,可有效控制或消除了钻孔瓦斯抽采盲区,利于煤矿瓦斯抽采与施工安全。     

12000N·m煤矿用钻机试验台的研制

为满足目前我国煤矿大转矩钻机的检测水平,研制了12 000 N·m大转矩煤矿用钻机试验台,介绍了该试验台的结构及其功能原理,根据钻机技术参数,确定钻机试验台测试参数,并通过确定试验台增速器和变速器的传动比以及试验台变速器的基本参数,设计了钻机试验台的负载加载装置和力测试架。经过对百余台各种类型的钻机进行现场检测,运行结果表明,该大转矩钻机试验台可满足滑履式钻机和履带式钻机各种参数的检测要求。     

基于无线测量技术的煤矿工程随钻设备设计

为实现针对井下钻进设施的实时控制，研究设计了一套基于无线测量技术的煤矿工程随钻设备，综合运用倾角传感器、工具面向角传感器、磁方位角传感器等小型传感设备来采集钻井设施当前的姿态参数，通过防爆计算机对各项参数实施编码与计算，并在视频器上实现钻进轨迹参数的图形化显示。经应用试验后发现，研究所提出的煤矿工程随钻设备信号传输距离长、解调准确率高，可充分兼容结构较为简单的钻杆，控制过程稳定。     

基于光纤陀螺的煤矿钻机定向仪设计

针对现有方法无法实现瓦斯抽放孔开钻前钻机精确、快捷定向的问题，提出采用光纤陀螺惯性导航技术实现钻机精确快速定向的新方法。根据调整钻机姿态过程的运动特性及测量要求，设计了钻机定向仪测量总体方案，采用速度及位置的双参数组合抑制了测量误差随时间的漂移，设计了组合卡尔曼滤波器，实现了快速、方便、长时间的精确测量。完成了定向仪硬件总成、软件算法及上位机软件的设计，实现了原理样机。通过对样机试验验证了方案的正确性，试验结果表明定向仪寻北时间、寻北精度以及动静态长时间测量精度均达到了钻机定向指标要求，基于光纤陀螺的钻机定向仪为煤炭领域相关定位定向测试仪器研制提供了一种新思路。     

大直径整体式宽叶片无磁螺旋钻杆研制及应用

基于铍青铜(C17200)的大直径整体式外平无磁钻杆在松软煤层螺旋钻进中出现裂纹或断裂的现象,通过扭矩试验揭示了断裂原因。在分析煤矿井下钻探施工对钻孔轨迹测量配套无磁钻杆要求的基础上,提出基于无磁不锈钢(DWNM102HS)的设计方案,通过扭矩试验和弯矩试验验证该方案的可行性,设计了大直径整体式宽叶片无磁螺旋钻杆。试验结果表明:该钻杆整体力学性能优异、排渣效果好、兼容性好,能满足钻探施工的实际需求。     

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。     

钻孔随钻轨迹测量及三维可视化技术研究

针对矿井钻孔轨迹测量中存在的随钻测量技术落后、数据传输效率低、钻孔轨迹测量结果成图效果差等问题，提出了钻孔轨迹随钻测量、数据实时传输及数据三维可视化成图技术。该技术主要由钻孔随钻轨迹测量、钻孔轨迹实时监测装置、数据三维可视化成图及数据处理组成。钻孔随钻轨迹测量使用先进的无线随钻存储式测量方法，数据实时传输使用蓝牙或无线网络传输方式，利用CAD钻孔数据成图及利用专用处理软件进行钻孔数据三维可视化成图。研究表明，该套钻孔轨迹测量及数据处理方法可提高钻孔测量质量，提高数据处理效率及可视化效果。研究为煤矿安全服务提供了新的技术手段。     

基于蓝牙4.0的煤矿无缆测斜仪研制

设计了一种基于蓝牙4.0的煤矿无缆测斜仪,介绍了测斜仪的测量原理,并利用磁感式传感器和MEMS加速度传感器对测斜仪硬件系统进行了设计。重点论述了蓝牙4.0无线通信技术及软件的实现方法。通过煤矿井下长钻孔的现场工业性试验对测斜仪的性能进行了验证,试验表明,设计的测斜仪精度高、稳定性好、连接简单,具有良好的市场前景和实用价值。     

定向钻孔预抽突出煤层煤巷条带瓦斯技术

为缓解突出煤层矿井采掘衔接紧张的矛盾、实现煤巷掘进前快速消突的目标,针对传统瓦斯抽采消突方法存在的施工周期长、成本高的问题,提出利用定向钻孔预抽突出煤层煤巷条带瓦斯,采用空气复合定向钻进技术解决突出煤层定向长钻孔钻进难题,并且研制选型了配套的空气复合定向钻进装备。在青龙煤矿试验情况表明：该技术装备成孔效果显著,攻克了钻孔施工过程中存在的钻孔轨迹精确控制、下斜孔高效排渣、空气螺杆钻具正常运转等技术难题,定向长钻孔抽采瓦斯流量大、浓度高,其中21608轨顺钻场已抽采200万m3瓦斯;21601运顺钻场瓦斯抽采达标,经区域效果检验合格后已安全掘进。研究为碎软突出煤层煤巷条带消突提供了新的思路。     

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。     

韩平0-1煤层气定向羽状水平井工艺设计

以沁水煤田阳泉矿区韩庄区块韩平井田为工程背景,对0-1定向羽状水平井进行了工艺技术设计。主要包括井型选择、井身结构、轨迹设计3个方面。在井型选择方面综合考虑了研究区地质特征、当地经验、经济效益等因素;井身结构轨迹设计方面主要利用设计理论,结合当地经验进行;轨迹设计运用了二维设计方法,对该井轨迹控制、测钻、水平井与洞穴井连通技术等方面进行了具体设计。