CN108798645A - 一种钻杆内下式测斜装置以及钻杆内下式测斜系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钻杆内下式测斜装置以及钻杆内下式测斜系统，涉及测斜技术领域，该钻杆内下式测斜装置包括钻进机构、探测机构以及推进机构，钻进机构包括钻头和多根钻杆，多根钻杆依次首尾连接并形成一钻孔管，钻头可拆卸地连接于钻孔管的一端，推进机构容置在钻孔管内并能够沿钻孔管移动，探测机构包括探管头、数据传输线以及数据分析传输仪，探管头内设置有测斜器，且探管头容置在钻孔管内并与推进机构可拆卸连接。相较于现有技术，本发明提供的钻杆内下式测斜装置，无需将钻孔管拔出再进行测斜工作，同时也彻底避免了煤岩层的坍塌压死测斜装置操作简单、省时省力同时不影响工作效率，并能够保证探管安全。
Description
技术领域
本发明涉及测斜技术领域，具体而言，涉及一种钻杆内下式测斜装置以及钻杆内下式测斜系统。
背景技术
对地质研究和采矿业来说，常常需要用测斜仪观测土体内部水平位移，在煤炭行业中，即需要观测钻孔在施工期间的偏斜量和测量煤岩层赋存情况。
在煤矿开采过程中，煤与瓦斯突出一直是煤矿安全生产的最大隐患。目前，利用超前钻孔预抽放瓦斯，降低煤岩层中瓦斯压力。在煤矿井下钻孔施工过程中，存在钻孔轨迹偏离预先设计位置的问题，因此需要测量钻孔是否发生偏斜，同时保证测斜装置在测斜期间不会因煤岩层的坍塌压测测斜装置，致使设备丢失或无法继续进行测斜。
目前主要采用钻孔测斜仪对钻孔进行测斜，现有的钻孔测斜仪一般由地面控制仪器和井下探管组成，它们之间通过电缆连接进行通信。具体在进行测量时，通常是在钻孔成孔后，将带电缆的探管送入钻孔内进行测量，测量完成后取回探管继续钻孔。
现有的这种钻孔测斜仪，需要在钻孔成孔后拔出钻孔设备再将探管送入钻孔内进行测量，操作繁琐，耗时耗力，严重影响了工作效率。同时，现有的测斜仪在钻孔设备拔出后进行测斜，当发生土质坍塌时无法及时取出探管和线缆，极大地浪费了生产资料，造成损失。
现有的这种钻孔测斜仪不能有效解决钻孔施工期间煤岩层的坍塌压死测斜装置，导致测斜装置的丢失和测斜工作的中断的问题，从而容易造成较大的经济损失。
有鉴于此，设计制造出一种操作简单、省时省力同时不影响工作效率，能够保证探管安全的钻杆内下式测斜装置显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钻杆内下式测斜装置，其操作简单、省时省力同时不影响工作效率，并能够保证探管安全，实现测斜数据的时时传输、分析的同时保证测斜装置的安全，避免经济损失。
本发明的另一目的在于提供一种钻杆内下式测斜系统，其操作简单、省时省力同时不影响工作效率，并能够保证探管安全。
本发明是采用以下的技术方案来实现的。
一种钻杆内下式测斜装置，包括钻进机构、探测机构以及推进机构，钻进机构包括钻头和多根钻杆，每根钻杆呈中空状，多根钻杆依次首尾连接并形成一钻孔管，钻头可拆卸地连接于钻孔管的一端，推进机构容置在钻孔管内并能够沿钻孔管移动，探测机构包括探管头、数据传输线以及数据分析传输仪，探管头内设置有测斜器，且探管头容置在钻孔管内并与推进机构可拆卸连接，用于收集测斜数据，数据传输线的一端固定连接于探管头并与测斜器电连接，另一端伸出钻孔管并与设置在外部的数据分析传输仪连接，用于将测斜数据传递至数据分析传输仪进行分析。
在需要测斜时，首先将钻头与多根钻杆组成的钻孔管连接起来，将钻头钻入待测区域，将钻孔施工到位，此时钻杆不拔出，将探管头通过推进机构推入到钻孔管内，数据连接线随着探管头伸入到钻孔管的底部，在推进过程中，每推进一段距离，则探管头采集一次测斜数据并传递到防止在外部的数据分析传输仪，当推进到钻孔管的底部时，完成测斜数据的采集工作，再通过推进机构将探管头从钻孔管中拔出，最后将钻孔管和钻头从钻孔中拔出。
进一步地，每根钻杆的外周面上设置有外螺纹，且相邻两个钻杆的外周面上的外螺纹螺旋方向一致，有利于钻孔钻进过程中的排渣。
进一步地，推进机构包括驱动组件和多根推进杆，多根推进杆首尾连接并形成一推进柱，推进柱容置在钻孔管内，驱动组件固定连接于推进柱的一端并与探管头可拆卸连接，且驱动组件容置在钻孔管内并能够沿钻孔管移动，用于带动探管头沿钻孔管移动。
进一步地，驱动组件包括推进头和驱动件，驱动件固定连接于推进柱的一端，推进头传动连接于驱动件，用于在驱动件的带动下沿钻孔管移动。
进一步地，钻孔管的内周壁上具有内螺纹，推进头的外周面具有外螺纹，推进头抵接于钻孔管的内周壁并与钻孔管螺纹连接，驱动件传动连接于推进头，用于带动推进头转动。
进一步地，推进机构还包括限位套，限位套可拆卸地连接于钻孔管远离钻头的一端并套设在推进柱上。
进一步地，推进柱的截面形状为矩形，限位套的形状与推进柱相匹配，用于对推进柱进行限位。
进一步地，每根钻杆均包括杆体、连接公丝以及连接母丝，连接公丝与连接母丝分别焊接在杆体的两端，且连接公丝与相邻的连接母丝可拆卸连接，连接母丝与相邻的连接公丝可拆卸连接，以使多根钻杆首尾连接。
进一步地，钻杆内下式测量装置还包括电源，电源设置在钻孔管的外部并分别与测斜器、推进机构以及数据分析传输仪电连接。
一种钻杆内下式测斜系统，包括动力装置和钻杆内下式测斜装置，钻杆内下式测斜装置包括钻进机构、探测机构以及推进机构，钻进机构包括钻头和多根钻杆，每根钻杆呈中空状，多根钻杆依次首尾连接并形成一钻孔管，钻头可拆卸地连接于钻孔管的一端，推进机构容置在钻孔管内并能够沿钻孔管移动，探测机构包括探管头、数据传输线以及数据分析传输仪，探管头内设置有测斜器，且探管头容置在钻孔管内并与推进机构可拆卸连接，用于收集测斜数据，数据传输线的一端固定连接于探管头并与测斜器电连接，另一端伸出钻孔管并与设置在外部的数据分析传输仪连接，用于将测斜数据传递至数据分析传输仪进行分析。动力装置与钻孔管传动连接，用于通过钻孔管带动钻头转动。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的一种钻杆内下式测斜装置，多根钻杆依次首尾连接并形成一钻孔管，钻头可拆卸地连接于钻孔管的一端，推进机构容置在钻孔管内并能够沿钻孔管移动，探管头内设置有测斜器，且探管头容置在钻孔管内并与推进机构可拆卸连接，用于收集测斜数据，数据传输线的一端固定连接于探管头并与测斜器电连接，另一端伸出钻孔管并与设置在外部的数据分析传输仪连接，用于将测斜数据传递至数据分析传输仪进行分析。在需要测斜时，首先将钻头与多根钻杆组成的钻孔管连接起来，将钻头钻入待测区域，将钻孔施工到位，此时钻杆不拔出，将探管头通过推进机构推入到钻孔管内，数据连接线随着探管头伸入到钻孔管的底部，在推进过程中，每推进一段距离，则探管头采集一次测斜数据并传递到防止在外部的数据分析传输仪，当推进到钻孔管的底部时，完成测斜数据的采集工作，再通过推进机构将探管头从钻孔管中拔出，最后将钻孔管和钻头从钻孔中拔出。相较于现有技术，本发明提供的一种钻杆内下式测斜装置，无需将钻孔管拔出再进行测斜工作，同时将测斜装置和系统改为“内下式”进行防压死保护，彻底避免了由于煤岩层的坍塌压死测斜装置和系统，保证了测斜装置的安全，操作简单、省时省力同时不影响工作效率，并能够保证探管安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明第一实施例提供的钻杆内下式测斜装置的结构示意图；
图2为图1中钻进机构的结构示意图；
图3为图2中钻杆的结构示意图；
图4为图1中推进机构的连接结构示意图；
图5为图4中推进杆与限位套的连接结构示意图。
图标：100-钻杆内下式测斜装置；110-钻进机构；111-钻头；113- 钻杆；1131-杆体；1133-连接公丝；1135-连接母丝；130-探测机构；131-探管头；133-数据连接线；135-数据分析传输仪；150-推进机构； 151-驱动组件；1511-推进头；1513-驱动件；153-推进杆；155-限位套；170-电源；。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供了一种新型钻杆内下式防塌孔测斜装置，涉及地质勘探、测量领域技术，主要适用于松软、易塌孔煤岩层钻孔测斜，能够安全实现钻孔倾角和方位角的多点测量的同时，避免由于煤岩塌孔造成测斜装置压死、丢失。
该新型钻杆内下式防塌孔测斜装置包括钻进机构、斜侧机构以及数据分析传输机构。钻进机构包括PDC金刚石钻头和大通孔三棱钻杆 (≥DN32)；测斜机构包括探管(DN27)、推进连接杆；数据分析传输机构包括数据传输光缆、主机。
采用钻进机构将待测斜煤岩孔施工到位后，利用推进连接杆将测斜机构的探管沿大通孔三棱钻孔内孔向内推进，在推进过程中在待测位置暂定数秒后，人员操作主机使探管和主机进行同步采集数据，数据采集结束后，继续向内推进至下一个待测位置，逐步实现整个钻孔测斜。测斜结束后，主机将测斜数据通过井下监控电缆传输至地面，工程技术人员对数据进行画图、模拟、分析，得出钻孔偏斜量。
该新型钻杆内下式防塌孔测斜装置实现了不提钻测斜，节约了大量人力和时间，同时避免了当前主流随钻测斜仪跟钻杆同时钻进，当松软煤岩钻孔出现塌孔将测斜装置压死，无法取出和继续测斜的重大弊端，另外能够实现将测斜数据传输至地面，能够时时对测斜数据进行分析，掌握煤岩层赋存情况，在最短时间内制定出下一步施工方案。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。
第一实施例
结合参见图1和图2，本实施例提供了一种钻杆内下式测斜装置 100，包括钻进机构110、探测机构130、推进机构150以及电源170，钻进机构110用于将需要测斜的钻孔施工到位，探测机构130用于伸入钻进机构110转出的钻孔中收集测斜数据，推进机构150用于将探测机构130送入钻孔中进行测斜。电源170与推进机构150和探测机构130电连接。
钻进机构110包括钻头111和多根钻杆113，每根钻杆113呈中空状，多根钻杆113依次首尾连接并形成一钻孔管，钻头111可拆卸地连接于钻孔管的一端，推进机构150容置在钻孔管内并能够沿钻孔管移动。
探测机构130包括探管头131、数据传输线以及数据分析传输仪 135，探管头131内设置有测斜器，且探管头131容置在钻孔管内并与推进机构150可拆卸连接，用于收集测斜数据，数据传输线的一端固定连接于探管头131并与测斜器电连接，另一端伸出钻孔管并与设置在外部的数据分析传输仪135连接，用于将测斜数据传递至数据分析传输仪135进行分析。具体地，数据分析传输仪135能够关节测斜器收集的测斜数据计算出钻孔的垂直度。
在本实施例中，电源170设置在钻孔管的外部并分别与测斜器、推进机构150以及数据分析传输仪135电连接，以向三者供电。具体地，在本实施例中，电源170为锂电池，当然，此处电源170也可以利用外接电线或者其他类型的蓄电池，在此不作具体限定。
在需要测斜时，首先将钻头111与多根钻杆113组成的钻孔管连接起来，将钻头111钻入待测区域，将钻孔施工到位，此时钻杆113 不拔出，将探管头131通过推进机构150推入到钻孔管内，数据连接线133随着探管头131伸入到钻孔管的底部，在推进过程中，每推进一段距离，则探管头131采集一次测斜数据并传递到防止在外部的数据分析传输仪135，当推进到钻孔管的底部时，完成测斜数据的采集工作，再通过推进机构150将探管头131从钻孔管中拔出，最后将钻孔管和钻头111从钻孔中拔出。
在本实施例中，每根钻杆113的外周面上设置有外螺纹，且相邻两个钻杆113的外周面上的外螺纹螺旋方向一致。在对钻孔的施工过程中，钻杆113带动钻头111转动，同时钻杆113通过外螺纹与媒层直接接触，外螺纹的存在能够方便钻杆113伸入到煤层深处。
参见图3，每根钻杆113均包括杆体1131、连接公丝1133以及连接母丝1135，连接公丝1133与连接母丝1135分别焊接在杆体1131 的两端，且连接公丝1133与相邻的连接母丝1135可拆卸连接，连接母丝1135与相邻的连接公丝1133可拆卸连接，以使多根钻杆113首尾连接。
结合参见图4和图5，推进机构150包括驱动组件151、多根推进杆153以及限位套155，多根推进杆153首尾连接并形成一推进柱，推进柱容置在钻孔管内，驱动组件151固定连接于推进柱的一端并与探管头131可拆卸连接，且驱动组件151容置在钻孔管内并能够沿钻孔管移动，用于带动探管头131沿钻孔管移动。具体地，在测量过程中，通过逐节增加推进杆153来增加推进柱的长度，并通过驱动组件 151将探管头131送入到钻孔管的深处。限位套155可拆卸地连接于钻孔管远离钻头111的一端并套设在推进柱上。
在本实施例中，限位套155的周缘设置有连接支杆，通过连接支杆将限位套155可拆卸地连接在钻孔管上并与钻孔管保持相对固定，推进柱伸入到限位套155中并与限位套155的内壁相抵接，从而实现限位的效果。
在本实施例中，推进柱的截面形状为矩形，限位套155的形状与推进柱相匹配，用于对推进柱进行限位。当然，并不仅仅限于此，此处推进柱的截面形状也可以是五边形或者三角形等其他形状，限位套 155的形状与推进柱的形状相配合，从而实现限位的效果。
驱动组件151包括推进头1511和驱动件1513，驱动件1513固定连接于推进柱的一端，推进头1511传动连接于驱动件1513，用于在驱动件1513的带动下沿钻孔管移动，从而带动探管头131沿钻孔管移动。
在本实施例中，钻孔管的内周壁上具有内螺纹，推进头1511的外周面具有外螺纹，推进头1511抵接于钻孔管的内周壁并与钻孔管螺纹连接，驱动件1513传动连接于推进头1511，用于带动推进头1511 转动。在工作时，驱动件1513带动推进头1511转动，从而使得推进头1511能够沿着钻孔管内壁上的内螺纹转动并实现沿着钻孔管移动的效果。
值得注意的是，此处推进头1511与驱动件1513的行进方式并不仅仅限于此，也可以是驱动件1513通过安装小轮带动推进头1511沿钻孔管移动，其具体实现方式在此不做赘述。
综上所述，本实施例提供的一种钻杆内下式测斜装置100，在测斜作业时，利用多个钻杆113和钻头111将待测钻孔施工到位，使得钻杆113和钻头111待在钻孔中不拔出，利用驱动组件151和多根推进杆153逐步将探管头131送入到钻孔管的底部，且在送入过程中完成多个测斜数据的收集工作并将数据传递至数据分析传输仪135进行分析，最后将探管头131通过多根推进杆153拔出钻孔管并将多根钻杆113和钻头111拔出。相较于现有技术，本实施例提供的一种钻杆内下式测斜装置100，无需将钻孔管拔出再进行测斜工作，操作简单、省时省力同时不影响工作效率，并能够保证探管安全。
第二实施例
本实施例提供了一种钻杆113内下式测斜系统，包括动力装置 (图未示)和钻杆内下式测斜装置100，其中钻杆内下式测斜装置100 的基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。
钻杆内下式测斜装置100包括钻进机构110、探测机构130以及推进机构150，钻进机构110包括钻头111和多根钻杆113，每根钻杆113呈中空状，多根钻杆113依次首尾连接并形成一钻孔管，钻头 111可拆卸地连接于钻孔管的一端，推进机构150容置在钻孔管内并能够沿钻孔管移动，探测机构130包括探管头131、数据传输线以及数据分析传输仪135，探管头131内设置有测斜器，且探管头131容置在钻孔管内并与推进机构150可拆卸连接，用于收集测斜数据，数据传输线的一端固定连接于探管头131并与测斜器电连接，另一端伸出钻孔管并与设置在外部的数据分析传输仪135连接，用于将测斜数据传递至数据分析传输仪135进行分析。动力装置与钻孔管传动连接，用于通过钻孔管带动钻头111转动。
在本实施例中，动力装置为驱动电机，驱动电机的输出轴与钻孔管连接，用于带动钻孔管带动。特别需要说明的是，此处输出轴与钻孔管之间为可拆卸连接，方便在对钻孔的施工过程进行更换。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钻杆内下式测斜装置，其特征在于，包括钻进机构、探测机构以及推进机构，所述钻进机构包括钻头和多根钻杆，每根所述钻杆呈中空状，多根所述钻杆依次首尾连接并形成一钻孔管，所述钻头可拆卸地连接于所述钻孔管的一端，所述推进机构容置在所述钻孔管内并能够沿所述钻孔管移动，所述探测机构包括探管头、数据传输线以及数据分析传输仪，所述探管头内设置有测斜器，且所述探管头容置在所述钻孔管内并与所述推进机构可拆卸连接，用于收集测斜数据，所述数据传输线的一端固定连接于所述探管头并与所述测斜器电连接，另一端伸出所述钻孔管并与设置在外部的数据分析传输仪连接，用于将所述测斜数据传递至所述数据分析传输仪进行分析。
2.根据权利要求1所述的钻杆内下式测斜装置，其特征在于，每根所述钻杆的外周面上设置有外螺纹，且相邻两个所述钻杆的外周面上的外螺纹螺旋方向一致。
3.根据权利要求1所述的钻杆内下式测斜装置，其特征在于，所述推进机构包括驱动组件和多根推进杆，多根所述推进杆首尾连接并形成一推进柱，所述推进柱容置在所述钻孔管内，所述驱动组件固定连接于所述推进柱的一端并与所述探管头可拆卸连接，且所述驱动组件容置在所述钻孔管内并能够沿所述钻孔管移动，用于带动所述探管头沿所述钻孔管移动。
4.根据权利要求3所述的钻杆内下式测斜装置，其特征在于，所述驱动组件包括推进头和驱动件，所述驱动件固定连接于所述推进柱的一端，所述推进头传动连接于所述驱动件，用于在所述驱动件的带动下沿所述钻孔管移动。
5.根据权利要求4所述的钻杆内下式测斜装置，其特征在于，所述钻孔管的内周壁上具有内螺纹，所述推进头的外周面具有外螺纹，所述推进头抵接于所述钻孔管的内周壁并与所述钻孔管螺纹连接，所述驱动件传动连接于所述推进头，用于带动所述推进头转动。
6.根据权利要求3-5任一项所述的钻杆内下式测斜装置，其特征在于，所述推进机构还包括限位套，所述限位套可拆卸地连接于所述钻孔管远离所述钻头的一端并套设在所述推进柱上。
7.根据权利要求6所述的钻杆内下式测斜装置，其特征在于，所述所述推进柱的截面形状为圆形，所述限位套的形状与所述推进柱相匹配，用于对所述推进柱进行限位。
8.根据权利要求1所述的钻杆内下式测斜装置，其特征在于，每根所述钻杆均包括杆体、连接公丝以及连接母丝，所述连接公丝与所述连接母丝分别焊接在所述杆体的两端，且所述连接公丝与相邻的所述连接母丝可拆卸连接，所述连接母丝与相邻的所述连接公丝可拆卸连接，以使多根所述钻杆首尾连接。
9.根据权利要求1所述的钻杆内下式测斜装置，其特征在于，所述钻杆内下式测量装置还包括电源，所述电源设置在所述钻孔管的外部并分别与所述测斜器、所述推进机构以及所述数据分析传输仪电连接。
10.一种钻杆内下式测斜系统，其特征在于，包括动力装置和如权利要求1-9任一项所述的钻杆内下式测斜装置，所述动力装置与所述钻孔管传动连接，用于通过所述钻孔管带动所述钻头转动。
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