CN209228355U - 一种实时钻孔测斜纠偏装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种实时钻孔测斜纠偏装置，包括钻头，钻头的端部依次连接有前无磁钻杆和后无磁钻杆，且后无磁钻杆的端部通过活动连接件连接有普通钻杆，前无磁钻杆和后无磁钻杆内部分别设置有相连的前空腔和后空腔，且前空腔内安装有测量管，后无磁钻杆的端面设置有安装槽，安装槽内固定安装有测量控制电路板，该装置在钻孔时，能够对钻孔的角度、轨迹进行实时检测，且在钻孔偏斜时，对钻孔轨迹进行快速纠正，避免影响钻孔的功能，同时，能够对钻孔的实际位置、深度等进行快速测量定位，避免影响后续的施工，此外，该装置能够在保证长距离高效、高质量钻孔的前提下，避免出现卡钻、埋钻、不能退杆等现象。

Description

一种实时钻孔测斜纠偏装置

技术领域

本实用新型涉及矿场施工领域，具体为一种实时钻孔测斜纠偏装置。

背景技术

在煤炭工业生产中，煤与瓦斯突出一直是煤矿安全生产的最大隐患，直接威胁着矿工的安全。为此，国内外进行了多方面的研究，也采取了多项措施。目前利用采前钻孔预抽放瓦斯，降低煤岩层中瓦斯压力，仍是防止煤与瓦斯突出最有效的办法。

近年来，随着千米定向钻机在山西、陕西、宁夏、内蒙等地煤矿的成功推广应用，煤矿用钻孔信号传输及随钻测量系统也逐步得到了应用。但由于定向钻探施工过程中钻杆不旋转，排渣情况较普通钻进工艺差，极易发生卡钻、埋钻等事故，甚至会发生钻杆抱死无法退钻等情况，不能使随钻测量系统安全退出，造成巨大的经济损失，使得定向钻孔的成孔率大幅度降低。在这种情况下，采用普通钻机进行回转钻进工艺施工钻孔更具有优势。但是，采用普通回转钻进工艺钻孔时，因目前尚无测量系统对其进行精确的测量定位，往往造成实际钻孔轨迹与设计钻孔轨迹存在较大偏差。而瓦斯抽放钻孔施工的不到位，使得煤层中出现瓦斯抽放盲区，造成瓦斯治理隐患，在巷道掘进及后期回采中经常发生瓦斯超限事故，严重时甚至引起煤与瓦斯突出，造成人员伤亡及财产损失。所以，研究能适用于普通孔口回转钻机的测斜仪有很大的价值意义。

国内关于测斜仪的研究相对于国外较晚，从1990年开始，为了满足我国相关产业对倾斜角、方位角等测量发展的需要，开始对国外生产的各种类型的测斜仪系统研究，改进并研制了国产化的测量系统，生产出了有线测量系统和无线测量系统。如有线测斜仪采集的数据能够直观的反映尾矿库坝体内部的变化特征，可以实时采集，采集数据精确，采集所受环境影像较小。

根据测斜仪结构不同，测斜仪可以分为固定式测斜仪和滑动式测斜仪两种。固定式测斜仪安装在测斜管中，一旦确定就位置就不在发生变化，测斜仪测量所在位置的倾斜角变化；滑动式测斜仪能根据测量需要，在测斜管内沿着管壁移动，可以对整个测斜孔来回测量。但这两种典型的测斜仪均不能在瓦斯钻孔普通回转钻机上应用。

随着岩土工程等领域，钻孔深度的不断加深、加长，误差也不断增大，目前国内使用的测斜仪器及定向钻机大都从国外进口，价格昂贵。并且国外矿井条件与国内瓦斯赋存情况有差别，难以适用于我国岩土类钻孔工作场景。而对于土建行业，隧道的超前孔、地下空间的超前注浆孔、勘探钻孔、桩基的施工，以及石油工业等等，各行业都需要一种快捷、便携、实时测斜及纠偏装置。

总的来说，现有的钻孔实时测斜纠偏装置存在以下缺陷：

(1)现有的钻机在钻孔时，不能在钻孔的过程中，对钻孔轨迹进行实时纠正，使得钻孔容易发生偏离；

(2)现有的钻机在钻孔时，不能对钻孔的实际位置、深度等进行测量定位，不利于后续的施工；

(3)现有的钻机在进行长距离钻孔时，由于钻杆不能旋转，容易出现卡钻、埋钻、不能退杆等现象，不仅会耽误施工的正常进行，还会造成巨大的经济损失。

实用新型内容

为了克服现有技术方案的不足，本实用新型提供一种实时钻孔测斜纠偏装置，该装置在钻孔时，能够对钻孔的角度、轨迹进行实时检测，且在钻孔偏斜时，对钻孔轨迹进行快速纠正，避免影响钻孔的功能，同时，能够对钻孔的实际位置、深度等进行快速测量定位，避免影响后续的施工，此外，该装置能够在保证长距离高效、高质量钻孔的前提下，避免出现卡钻、埋钻、不能退杆等现象，不仅能够保证施工的正常进行，还能够避免造成经济损失，能有效的解决背景技术提出的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种实时钻孔测斜纠偏装置，包括钻头，所述钻头的端部依次连接有前无磁钻杆和后无磁钻杆，且后无磁钻杆的端部通过活动连接件连接有普通钻杆，所述前无磁钻杆和后无磁钻杆之间，以及后无磁钻杆与普通钻杆之间分别设置有第一可压缩橡胶垫圈和第二可压缩橡胶垫圈，所述第一可压缩橡胶垫圈和第二可压缩橡胶垫圈的中央分别设置有第一贯穿孔和第二贯穿孔；

所述前无磁钻杆和后无磁钻杆内部分别设置有相连的前空腔和后空腔，且前空腔内安装有测量管，所述后无磁钻杆的端面设置有安装槽，且安装槽内固定安装有测量控制电路板以及给测量控制电路板供电的电池块。

进一步地，所述后空腔的内部设置有后芯轴，所述后芯轴的后端穿过第二贯穿孔并通过固定连接件与普通钻杆连接。

进一步地，所述前空腔的内部设置有与钻头固定连接的前芯轴，所述前芯轴与前空腔之间通过滑动轴承连接，所述后芯轴的前端和前芯轴的后端通过穿过第一贯穿孔的十字万向节连接。

进一步地，所述后无磁钻杆的表面设置有若干个孔壁槽，且孔壁槽内均固定安装有与测量控制电路板连接的孔壁马达，所述孔壁马达的输出端均连接有顶板，所述孔壁槽的内端均设置有内凹槽，且内凹槽内均安装有与测量控制电路板连接的压电片。

进一步地，所述后无磁钻杆的前端面设置有若干个后孔槽，所述前无磁钻杆的后端面设置有若干个与后孔槽一一对应的前孔槽，且前孔槽与对应的后孔槽之间均通过贯穿第一可压缩橡胶垫圈的连接孔连接。

进一步地，所述后孔槽内均安装有与测量控制电路板连接的弯曲马达，且弯曲马达的输出端均连接有穿过连接孔的液压柱塞。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型能够在钻孔时，对钻孔的角度、轨迹等进行实时检测，且在钻孔偏斜时，对钻孔轨迹进行快速纠正，避免影响钻孔的功能；

(2)本实用新型能够在保证长距离高效、高质量钻孔的前提下，避免出现卡钻、埋钻、不能退杆等现象，不仅能够保证施工的正常进行，还能够避免造成经济的损失。

附图说明

图1为本实用新型的整体剖面结构示意图。

图中标号：

1-钻头；3-前无磁钻杆；4-后无磁钻杆；5-活动连接件；6-普通钻杆； 7-第一可压缩橡胶垫圈；8-第二可压缩橡胶垫圈；9-第一贯穿孔；10-第二贯穿孔；

301-前空腔；302-测量管；303-前芯轴；304-滑动轴承；305-十字万向节；306-前孔槽；

401-后空腔；402-安装槽；403-测量控制电路板；404-电池块；405-后芯轴；406-固定连接件；407-孔壁槽；408-孔壁马达；409-顶板；410-内凹槽；411-压电片；412-后孔槽；413-连接孔；414-弯曲马达；415-液压柱塞。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供了一种实时钻孔测斜纠偏装置，包括钻头1，钻头1的端部依次连接有前无磁钻杆3和后无磁钻杆4，且后无磁钻杆4的端部通过活动连接件5连接有普通钻杆6，普通钻杆6的后面可以依次再加接多个普通钻杆6，以满足长距离钻孔的目的，同时，由于后无磁钻杆4与普通钻杆6之间通过活动连接件5连接，使得普通钻杆6旋转时，前无磁钻杆3和后无磁钻杆4不会跟着旋转。

前无磁钻杆3和后无磁钻杆4之间，以及后无磁钻杆4与普通钻杆6之间分别设置有第一可压缩橡胶垫圈7和第二可压缩橡胶垫圈8，通过设置第一可压缩橡胶垫圈7和第二可压缩橡胶垫圈8，能够避免影响前无磁钻杆3和后无磁钻杆4的调整，第一可压缩橡胶垫圈7和第二可压缩橡胶垫圈8的中央分别设置有第一贯穿孔9和第二贯穿孔10。

前无磁钻杆3和后无磁钻杆4内部分别设置有相连的前空腔301和后空腔401，后空腔401的内部设置有后芯轴405，后芯轴405的后端穿过第二贯穿孔10并通过固定连接件406与普通钻杆6连接，由于后芯轴405通过固定连接件406与普通钻杆6连接，使得普通钻杆6在旋转时，后芯轴405能够同步旋转。

前空腔301的内部设置有与钻头1固定连接的前芯轴303，前芯轴303与前空腔301之间通过滑动轴承304连接，使得前无磁钻杆3不会影响前芯轴 303的转动，且前芯轴303转动时，钻头1能够同步转动。

后芯轴405的前端和前芯轴303的后端通过穿过第一贯穿孔9的十字万向节305连接，通过设置十字万向节305，能够使前芯轴303自由向外侧倾斜，且后芯轴405旋转时，前芯轴303能够跟着旋转，在进行钻孔时，可以驱动普通钻杆6旋转，且在后芯轴405、前芯轴303的带动下，钻头1能够同步转动，同时前无磁钻杆3和后无磁钻杆4不会转动，使得装置的钻孔能力更强，且能够在保证长距离高效、高质量钻孔的前提下，避免出现卡钻、埋钻、不能退杆等现象，不仅能够保证施工的正常进行，还能够避免造成经济的损失。

前空腔301内安装有测量管302，测量管302用于完成钻孔的测斜和测深，在钻孔时，首先在钻头1的后端加接前无磁钻杆3，之后将同步后的测量管 302固定在前无磁钻杆3中，之后加接后无磁钻杆4，便可继续加接多个普通钻杆6进行正常钻进，在钻进时，可以通过测量管302进行实时测量并记录钻进轨迹参数，随着钻进的进行，可以不断加接普通钻杆6。

后无磁钻杆4的端面设置有安装槽402，且安装槽402内固定安装有测量控制电路板403以及给测量控制电路板403供电的电池块404。

后无磁钻杆4的表面设置有若干个孔壁槽407，且孔壁槽407内均固定安装有与测量控制电路板403连接的孔壁马达408，孔壁马达408的输出端均连接有顶板409，当孔壁马达408在测量控制电路板403的控制下驱动时，能够使顶板409顶住孔壁，孔壁槽407的内端均设置有内凹槽410，且内凹槽410 内均安装有与测量控制电路板403连接的压电片411，当孔壁马达408顶住孔壁时，能够使压电片411触发，从而控制下文所述的弯曲马达414。

后无磁钻杆4的前端面设置有若干个后孔槽412，前无磁钻杆3的后端面设置有若干个与后孔槽412一一对应的前孔槽306，且前孔槽306与对应的后孔槽412之间均通过贯穿第一可压缩橡胶垫圈7的连接孔413连接。

后孔槽412内均安装有与测量控制电路板403连接的弯曲马达414，且弯曲马达414的输出端均连接有穿过连接孔413的液压柱塞415，当压电片411 触发，使弯曲马达414工作时，能够使液压柱塞415弯曲，从而实现前无磁钻杆3相对于后无磁钻杆4的倾斜，使得钻头1能够同步倾斜，从而实现钻孔轨迹的快速纠偏。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种实时钻孔测斜纠偏装置，包括钻头(1)，其特征在于：所述钻头(1)的端部依次连接有前无磁钻杆(3)和后无磁钻杆(4)，且后无磁钻杆(4)的端部通过活动连接件(5)连接有普通钻杆(6)，所述前无磁钻杆(3)和后无磁钻杆(4)之间，以及后无磁钻杆(4)与普通钻杆(6)之间分别设置有第一可压缩橡胶垫圈(7)和第二可压缩橡胶垫圈(8)，所述第一可压缩橡胶垫圈(7)和第二可压缩橡胶垫圈(8)的中央分别设置有第一贯穿孔(9)和第二贯穿孔(10)；

所述前无磁钻杆(3)和后无磁钻杆(4)内部分别设置有相连的前空腔(301)和后空腔(401)，且前空腔(301)内安装有测量管(302)，所述后无磁钻杆(4)的端面设置有安装槽(402)，且安装槽(402)内固定安装有测量控制电路板(403)以及给测量控制电路板(403)供电的电池块(404)。

2.根据权利要求1所述的一种实时钻孔测斜纠偏装置，其特征在于：所述后空腔(401)的内部设置有后芯轴(405)，所述后芯轴(405)的后端穿过第二贯穿孔(10)并通过固定连接件(406)与普通钻杆(6)连接。

3.根据权利要求2所述的一种实时钻孔测斜纠偏装置，其特征在于：所述前空腔(301)的内部设置有与钻头(1)固定连接的前芯轴(303)，所述前芯轴(303)与前空腔(301)之间通过滑动轴承(304)连接，所述后芯轴(405)的前端和前芯轴(303)的后端通过穿过第一贯穿孔(9)的十字万向节(305)连接。

4.根据权利要求1所述的一种实时钻孔测斜纠偏装置，其特征在于：所述后无磁钻杆(4)的表面设置有若干个孔壁槽(407)，且孔壁槽(407)内均固定安装有与测量控制电路板(403)连接的孔壁马达(408)，所述孔壁马达(408)的输出端均连接有顶板(409)，所述孔壁槽(407)的内端均设置有内凹槽(410)，且内凹槽(410)内均安装有与测量控制电路板(403)连接的压电片(411)。

5.根据权利要求1所述的一种实时钻孔测斜纠偏装置，其特征在于：所述后无磁钻杆(4)的前端面设置有若干个后孔槽(412)，所述前无磁钻杆(3)的后端面设置有若干个与后孔槽(412)一一对应的前孔槽(306)，且前孔槽(306)与对应的后孔槽(412)之间均通过贯穿第一可压缩橡胶垫圈(7)的连接孔(413)连接。

6.根据权利要求5所述的一种实时钻孔测斜纠偏装置，其特征在于：所述后孔槽(412)内均安装有与测量控制电路板(403)连接的弯曲马达(414)，且弯曲马达(414)的输出端均连接有穿过连接孔(413)的液压柱塞(415)。