"孔-井-地"一体化智能钻进系统及关键技术

根据国家出台和发布的一系列能源装备制造、煤矿机器人和煤矿智能化发展等政策和标准的方向性要求,结合煤炭行业智能化开采的发展趋势,在研究我国钻探施工过程中钻探电液参数、钻机姿态参数、钻孔几何参数、钻孔地质参数、工况环境参数测量和控制现状的基础上,针对钻探施工过程中操作、安全和决策控制等实际需求,提出了智能开采"孔-井-地"一体化智能钻进系统的定义和总体框架,介绍了框架的详细组成及节点测量参数,搭建了基于几何-地质-机械-环境全面感知的钻探数据融合的软硬件平台。研究了组成智能钻进系统的关键技术与装备:钻孔测斜技术的测量原理、组成框架和设计方案,伽马参数测量的原理、组成和设计方案,孔中工况参数的组成和采集方案;无线电磁波传输技术的组成框图、传输原理、基于偶极子天线的激励方式以及机械结构;一体化钻机工况参数测量的组成和实现方案;钻场环境感知参数测量与网络摄像头相结合的监测监控技术;基于目视化管理技术的地面可视化大屏电子看板软件系统。技术实现结果表明,系统利用矿井成熟的工业环网系统作为传输介质并结合多种传感器的采集、控制、传输和展示手段,实现"孔-井-地"一体化地面智能控制钻孔体系的思路在技术上是可行的,能为智能化钻进测量体系完善及技术发展提供参考。