RU2114300C1

RU2114300C1 - Method for determining position of well creating device

Info

Publication number: RU2114300C1
Application number: RU97100910A
Authority: RU
Inventors: Петр Владимирович Добросельский
Original assignee: Петр Владимирович Добросельский
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1997-01-21
Publication date: 1998-06-27

Abstract

FIELD: mining industry and construction engineering. SUBSTANCE: according to method, information is taken about position of well creating device in space in section of well created at given moment relative to measuring base. Signal is transmitted to receiving unit and is appropriately processed. After that, undertaken are subsequent periodic measurements of position of well creating device in space in process of well creation relative to measuring base. With that, measuring base is displaced along created well together with well creating device. Subsequent periodic measurements of position in space of well creating device are taken relative to at least one additional measuring base. Additional measuring base is displaced along created well together with well creating device after main measuring base. Position in space of main measuring base is determined by means of additional measuring base. Application of aforesaid procedure improves accuracy in determining position of device in space. EFFECT: higher efficiency. 7 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и строительству, в частности к способам определения положения в пространстве устройства для образования скважин при их проходке, и может быть использовано преимущественно при прокладке инженерных коммуникаций под препятствиями бестраншейным методом. The invention relates to the mining industry and construction, in particular to methods for determining the position in space of a device for producing wells when they are drilled, and can be used primarily for laying utilities under obstacles using a trenchless method.

Известен способ определения положения устройства для образования скважин, согласно которому контроль положения в грунте устройства для образования скважин осуществляют излучением электромагнитных колебаний с помощью размещенного на перемещающемся устройстве генератора излучений и приемом сигналов на поверхности с помощью приемника излучений (Пестов Г. Н. Закрытая прокладка трубопроводов. -М.: Стройиздат, 1964, с. 51 -52, рис. 32). A known method for determining the position of the device for the formation of wells, according to which the control of the position in the soil of the device for the formation of wells is carried out by emitting electromagnetic waves using a radiation generator located on a moving device and receiving signals on the surface using a radiation receiver (G. Pestov. Closed pipeline laying. -M.: Stroyizdat, 1964, p. 51-52, Fig. 32).

К недостаткам известной технологии можно отнести сравнительно низкую точность определения в пространстве устройства для образования скважин. Указанное обстоятельство вызвано тем фактом, что в процессе образования скважины на излучаемые сигналы накладываются помехи, вызванные наличием в грунтовом массиве металлических предметов, например, проложенные ранее коммуникации, кабели связи, остатки фундамента и тому подобные включения, которые искажают передаваемый сигнал. При этом следует отметить, что при реализации используемой технологии накладываются существенные ограничения по глубине нахождения устройства для образования скважин, которые обусловлены определенным ограничением дальности прохода четкого сигнала в грунтовом массиве. The disadvantages of the known technology include the relatively low accuracy of determination in space of the device for the formation of wells. This circumstance is caused by the fact that during the formation of the well, the emitted signals are interfered with by the presence of metallic objects in the soil mass, for example, previously laid communications, communication cables, remains of the foundation, and the like, which distort the transmitted signal. It should be noted that when implementing the technology used, significant restrictions are imposed on the depth of the device for well formation, which are due to a certain limitation of the clear signal passage distance in the soil mass.

К недостаткам, ограничивающим область использования известной технологии можно отнести практически невозможность определения положения устройства для образования скважин в вертикальной плоскости, то есть положения его в пространстве по высоте. The disadvantages that limit the use of the known technology include the inability to determine the position of the device for the formation of wells in a vertical plane, that is, its position in space in height.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ определения положения устройства для образования скважин, включающий снятие информации о положении в пространстве устройства для образования скважин в сформированной в данный момент скважине относительно измерительной базы, передачу сигнала на приемное приспособление, обработку полученного сигнала и последующие периодические измерения положения в пространстве устройства для образования скважин в процессе формирования последней относительно измерительной базы (патент РФ N 2013499, кл. E 02 F 5/16, опублик. 1994). The closest to the invention in terms of technical nature and the technical result achieved is a method for determining the position of a device for forming wells, including taking information about the position in space of a device for forming wells in a currently formed well relative to the measuring base, transmitting a signal to a receiving device, processing the received signal and subsequent periodic measurements of the position in the space of the device for the formation of wells in the process of forming the latest relative to the measuring base (RF patent N 2013499, class E 02 F 5/16, published. 1994).

Описанная выше технология частично устраняет недостатки описанного выше способа, поскольку позволяет осуществлять постоянный контроль за положением в пространстве устройства для образования скважин по мере перемещения его в грунтовом массиве. The technology described above partially eliminates the disadvantages of the method described above, since it allows constant monitoring of the position in the space of the device for the formation of wells as it moves in the soil mass.

К недостаткам известной технологии можно отнести ограничения по длине проходке, которые обусловлены используемым методом снятия информации. Так, наиболее эффективно известный способ может быть использован на длине 15 - 20 м, тогда как в среднем общая длина формируемой скважины составляет около 50 - 60 м. При этом следует отметить, что скорость проходки несколько снижается из-за необходимости проведения дополнительных операций по установке измерительной базы и определения положения ее в пространстве для установки координат системы отсчета. The disadvantages of the known technology include limitations on the length of the penetration, which are due to the method used to remove information. So, the most effectively known method can be used on a length of 15 - 20 m, while on average the total length of the well being formed is about 50 - 60 m. It should be noted that the penetration rate is somewhat reduced due to the need for additional installation operations measuring base and determining its position in space for setting the coordinates of the reference system.

Задача изобретения - создание такой технологии, которая обеспечивала бы определение точного положения в пространстве устройства для образования скважин при формировании им скважин большой протяженности при одновременном увеличении скорости проходки. The objective of the invention is the creation of such a technology that would determine the exact position in the space of the device for the formation of wells during the formation of long-range wells while increasing the speed of penetration.

Технический эффект, который может быть получен при реализации изобретения, заключается в повышении точности определения положения в пространстве устройства для образования скважин при одновременном увеличении скорости проходки за счет сокращения затрат времени на проведение вспомогательных операций. The technical effect that can be obtained by implementing the invention is to increase the accuracy of determining the position in the space of the device for forming wells while increasing the speed of penetration by reducing the time spent on auxiliary operations.

Задача решается за счет того, что в способе определения положения устройства для образования скважин, включающем снятие информации о положении в пространстве устройства для образования скважин в сформированной в данный момент скважине относительно измерительной базы, передачу сигнала на приемное приспособление, обработку полученного сигнала и последующие периодические измерения положения в пространстве устройства для образования скважин в процессе формирования скважины относительно измерительной базы, измерительную базу перемещают по сформированной скважине совместно с устройством для образования скважин, при этом последующие периодические измерения положения в пространстве устройства для образования скважин осуществляют относительно по меньшей мере одной дополнительной измерительной базы, которую перемещают по сформированной скважине совместно с устройством для образования скважин за основной измерительной базой, причем положение в пространстве основной измерительной базы определяют с помощью дополнительной измерительной базы. The problem is solved due to the fact that in the method for determining the position of the device for forming wells, including taking information about the position in space of the device for forming wells in the currently formed well relative to the measuring base, transmitting the signal to the receiving device, processing the received signal and subsequent periodic measurements the position in the space of the device for the formation of wells during the formation of the well relative to the measuring base, the measuring base is moved they are injected along the formed well together with the device for forming wells, and subsequent periodic measurements of the position in the space of the device for producing wells are carried out with respect to at least one additional measuring base, which is moved along the formed well together with the device for forming wells behind the main measuring base, moreover the position in space of the main measuring base is determined using an additional measuring base.

На фиг. 1 схематично изображен процесс определения положения устройства для образования скважин при прямолинейном перемещении последнего; на фиг. 2 - то же при отклонении от заданного направления перемещения (начальный момент); на фиг. 3 - то же при отклонении от заданного направления перемещения (последующая стадия); на фиг. 4 - устройство для образования скважин с измерительной базой; на фиг. 5 - один из вариантов конструктивного выполнения узла соединения измерительных звеньев между собой; на фиг. 6 - блок-схема приспособления для передачи приема и обработки измерительных сигналов; на фиг. 7 - разрез А - А на фиг. 5. In FIG. 1 schematically shows the process of determining the position of the device for the formation of wells with rectilinear movement of the latter; in FIG. 2 - the same when deviating from a given direction of movement (initial moment); in FIG. 3 - the same when deviating from a given direction of movement (subsequent stage); in FIG. 4 - a device for the formation of wells with a measuring base; in FIG. 5 - one of the options for constructive execution of the node connecting the measuring links to each other; in FIG. 6 is a block diagram of a device for transmitting the reception and processing of measuring signals; in FIG. 7 is a section A - A in FIG. 5.

В соответствии с предлагаемым способом определения положения устройства для образования скважин при формировании последней из предварительно обустроенного рабочего котлована 1 проходку осуществляют с помощью устройства 2 для образования скважины в грунте, в качестве которого может быть использованы, например, пневмопробойник (фиг.1 - 4), буровое устройство (на чертежах не изображено) или раскатчик грунта (на чертежах не изображен). По мере перемещения в грунтовом массиве по заданной траектории устройства 2 для образования скважины за ним образуется скважина 3. При этом по мере образования скважины 3 грунт может любым известным способом транспортироваться на поверхность непрерывно или циклически с помощью приспособления для транспортировки грунта (не показано). Формирование скважины 3 в грунтовом массиве может осуществляться и без транспортировки грунта на поверхность, т.е. уплотнением грунта в стенки образуемой скважины 3. Траектория формируемой скважины 3 зависит от многих параметров - месторасположения по трассе проходки подземных коммуникаций или фундаментов строений, плотности грунта, однородности грунтового массива по трассе, то есть наличия в нем твердых включений. При перемещении устройства 2 для образования скважины в грунтовом массиве осуществляют снятие информации о его положении в пространстве в сформированной в данный момент скважине 3. Указанная информация может быть снята, например, с помощью размещенных непосредственно на устройстве для образования скважины датчиков положения (на чертежах не изображены), которые могут быть выполнены, например, в виде гироскопов, дифференциально-трансформаторного преобразователя перемещений или уровней. Одновременно осуществляют измерение пути, который прошло устройство 2 для образования скважины от устья скважины до точки, в которой произведен съем информации с датчиков положения. Для измерения пути, который прошло в грунтовом массиве устройство 2 для образования скважин, может быть использована энергоподводящая магистраль 4, по которой к приводу (не показан) устройства 2 для образования скважин подводится энергоноситель, например, сжатый воздух, рабочая жидкость или электрический ток. Поскольку один конец энергоподводящей магистрали 4 соединен с корпусом устройства 2 для образования скважин, то при перемещении устройства 2 для образования скважин в грунтовом массиве в скважину 3 будет затягиваться и энергоподводящая магистраль 4. При нанесении через определенный интервал разметки, например, рисок или меток на защитной оболочке энергоподводящей магистрали 4 несложно определить путь, который прошло устройство 2 для образования скважин в грунтовом массиве. Снятие информации о положении в пространстве устройства 2 для образования скважин осуществляют относительно основной измерительной базы 5, которую перемещают по сформированной скважине 3 совместно с устройством 2 для образования скважин (фиг.1). Для обеспечения совместного перемещения основной измерительной базы 5 с устройством 2 для образования скважин они могут быть соединены между собой тягой. Возможен вариант конструктивного выполнения, при котором основная измерительная база 5 может быть выполнена самоходной, т.е. иметь привод для ее перемещения (не показан). В качестве основной измерительной базы 5 может быть использована, например, емкость, имеющая форму тела вращения. Предпочтительно выполнение корпуса основной измерительной базы 5 в виде цилиндра, максимальный диаметр которого не превышает диаметр образуемой скважины 3. На торцах корпуса основной измерительной базы 5 могут быть выполнены скосы, обеспечивающие центрирование корпуса основной измерительной базы 5 относительно стенок сформированной скважины 3 при перемещении по криволинейной траектории. Таким образом, основная измерительная база 5 выполняет функции системы координат, относительно которой определяется в дальнейшем изменение положения в пространстве устройства 2 для образования скважин. После снятия информации с датчиков положения сигнал передают на приемное приспособление 6, которое может быть расположено, например, в рабочем котловане 1 или непосредственно в устье сформированной скважины 3 (фиг.1 и 2). Передача сигнала может быть осуществлена по радио или проводной связью с помощью расположенных в полости скважины кабелей 7, которые электрически связывают датчики положения с приемным приспособлением 6. Затем осуществляют последующее периодическое измерение положения в пространстве устройства 2 для образования скважин в процессе формирования последней относительно по меньшей мере одной дополнительной измерительной базы 8. Дополнительную измерительную базу 8 перемещают по сформированной скважине 3 совместно с устройством 2 для образования скважин за основной измерительной базой 5. Для перемещения дополнительной измерительной базы 8 совместно с устройством 2 для образования скважин она может быть соединена тягой с основной измерительной базой 5 или иметь индивидуальный привод перемещения (на чертежах не изображен). Дополнительная измерительная база 8 может иметь аналогичную конструкцию как и основная измерительная база 5. Указанное повторное измерение осуществляют либо периодически через определенные интервалы перемещения устройства 2 для образования скважин в грунтовом массиве, либо постоянно. Положение основной измерительной базы 5 в пространстве определяют с помощью дополнительной измерительной базы 8, т. е. дополнительная измерительная база 8 выполняет функции системы координат для определения положения в пространстве основной измерительной базы 5 и/или устройства 2 для образования скважин. Снятую информацию передают на приемное приспособление 6, где осуществляют обработку полученных сигналов и сравнение параметров первоначально полученных сигналов с параметрами повторных сигналов. Если в результате сравнения этих сигналов получают расхождения, то делают вывод об изменении положения в пространстве устройства 2 для образования скважин относительно основной измерительной базы 5 и/или дополнительной измерительной базы 8 и основной измерительной базы 5 относительно дополнительной измерительной базы 8. Зная при этом величину пути, который прошло устройство 2 для образования скважин в грунтовом массиве, и его ориентацию в каждом положении, при котором было осуществлено измерение, можно с большой степенью точности определить траекторию перемещения устройства 2 в грунтовом массиве, а следовательно, и траекторию образованной скважины 3. Для обработки полученных сигналов и сравнения их между собой может быть использована расположенная на поверхности в передвижном модуле вычислительная машина, которая может выдавать обработанные сигналы, например, в виде графиков или таблиц изменения положения в пространстве устройства 2 для образования скважин при проведении каждого замера. При использовании нескольких дополнительных измерительных баз 8 они могут последовательно соединятся между собой тягами или каждая из них может иметь автономный привод передвижения. При отклонении устройства 2 для образования скважин от заданного курса в зависимости от условий проходки (расположения на трассе проходке действующих подземных коммуникаций) проходку или прекращают для извлечения устройства 2 из грунтового массива, или, воздействуя на устройство 2 для образования скважин, изменяют направление его перемещения в грунтовом массиве для выхода на заданный курс. Для изменения направления перемещения устройства 2 для образования скважин оно может быть оборудовано, например, грунтовыми рулями (не показаны). In accordance with the proposed method for determining the position of the device for the formation of wells during the formation of the last of the pre-equipped working pit 1, sinking is carried out using the device 2 for forming a well in the soil, which can be used, for example, a pneumatic punch (figure 1 - 4), a drilling device (not shown in the drawings) or a soil loader (not shown in the drawings). As you move in the soil massif along the predetermined path of the device 2 to form a well, a well 3 will be formed behind it. In this case, as the well 3 is formed, the soil can be transported to the surface continuously or cyclically using a soil transport device (not shown) using any known method. The formation of the well 3 in the soil massif can be carried out without transporting the soil to the surface, i.e. compaction of the soil into the walls of the formed well 3. The trajectory of the formed well 3 depends on many parameters - the location along the route of underground utilities or the foundations of buildings, the density of the soil, the uniformity of the soil mass along the route, that is, the presence of solid inclusions in it. When moving the device 2 for the formation of a well in the soil mass, information about its position in space in the currently formed well 3 is taken. The indicated information can be removed, for example, using position sensors located directly on the device for forming the well (not shown in the drawings ), which can be performed, for example, in the form of gyroscopes, differential transformer transducer displacements or levels. At the same time, the path taken by the device 2 for forming the well from the wellhead to the point at which the information from the position sensors was taken is measured. To measure the path that the device 2 for forming wells drilled in the soil massif, an energy supply line 4 can be used along which an energy carrier, such as compressed air, working fluid, or electric current, is supplied to the drive (not shown) of the device for forming wells. Since one end of the energy supply line 4 is connected to the body of the device 2 for well formation, when the device 2 for formation of wells in the soil mass is moved into the well 3, the energy supply line 4 will also be tightened. When a marking is applied at a certain interval, for example, marks or marks on the protective the sheath of the power supply line 4 is easy to determine the path that the device 2 for the formation of wells in the soil mass. The information on the position in space of the device 2 for forming wells is removed relative to the main measuring base 5, which is moved along the formed well 3 together with the device 2 for forming wells (Fig. 1). To ensure joint movement of the main measuring base 5 with the device 2 for the formation of wells, they can be interconnected by traction. A possible embodiment, in which the main measuring base 5 can be self-propelled, i.e. have a drive for moving it (not shown). As the main measuring base 5 can be used, for example, a tank having the shape of a body of revolution. Preferably, the body of the main measuring base 5 in the form of a cylinder, the maximum diameter of which does not exceed the diameter of the formed well 3. At the ends of the body of the main measuring base 5, bevels can be provided to center the body of the main measuring base 5 relative to the walls of the formed well 3 when moving along a curved path . Thus, the main measuring base 5 performs the functions of a coordinate system, relative to which is determined in the future, the change in position in the space of the device 2 for the formation of wells. After removing information from the position sensors, the signal is transmitted to the receiving device 6, which can be located, for example, in the working pit 1 or directly at the mouth of the formed well 3 (Figs. 1 and 2). The signal can be transmitted by radio or wire communication using cables 7 located in the cavity of the well, which electrically connect the position sensors to the receiving device 6. Then carry out subsequent periodic measurement of the position in the space of the device 2 for the formation of wells during the formation of the latter relatively at least one additional measuring base 8. The additional measuring base 8 is moved along the formed well 3 together with the device 2 for image Bani wells of main measuring base 5. To move the additional measuring base 8 together with a device 2 for making holes, it can be connected to the main metering rod 5 or the base have an individual displacement drive (not shown in the drawings). Additional measuring base 8 may have a similar design as the main measuring base 5. The specified repeated measurement is carried out either periodically at certain intervals of movement of the device 2 for the formation of wells in the soil mass, or constantly. The position of the main measuring base 5 in space is determined using the additional measuring base 8, i.e., the additional measuring base 8 functions as a coordinate system for determining the position in space of the main measuring base 5 and / or device 2 for the formation of wells. The captured information is transmitted to the receiving device 6, where they process the received signals and compare the parameters of the initially received signals with the parameters of the repeated signals. If differences are obtained as a result of comparing these signals, then a conclusion is drawn about a change in the space of the device 2 for well formation relative to the main measuring base 5 and / or the additional measuring base 8 and the main measuring base 5 relative to the additional measuring base 8. Knowing the path size that the device 2 for forming wells in the soil mass, and its orientation in each position at which the measurement was carried out, can be determined with a high degree of accuracy to have the trajectory of the device 2 in the soil mass, and therefore the trajectory of the well 3. For processing the received signals and comparing them with each other, a computer located on the surface in the mobile module can be used, which can provide processed signals, for example, in the form of graphs or tables of changes in position in the space of the device 2 for the formation of wells during each measurement. When using several additional measuring bases 8, they can be connected in series with each other by rods or each of them can have an autonomous drive of movement. If the device 2 for the formation of wells from the set course deviates depending on the conditions of penetration (location of the existing underground utilities on the track), the penetration either stops to remove the device 2 from the soil mass, or, acting on the device 2 for the formation of wells, change the direction of its movement in soil mass for reaching a given course. To change the direction of movement of the device 2 for the formation of wells, it can be equipped with, for example, unpaved rudders (not shown).

В качестве примера, иллюстрирующего один из вариантов конструктивного выполнения датчиков положения, можно привести конструкцию приспособления для определения положения в пространстве устройства 2 для образования скважин. Указанное приспособление содержит основное измерительное звено 9, которое одним своим концом с помощью приспособления для закрепления основного измерительного звена 9 на устройстве 2 для образования скважин соединено с корпусом последнего (фиг.4). Приспособление для закрепления основного измерительного звена 9 на устройстве 2 для образования скважин может быть выполнено в виде шарнирного соединения. Второй конец основного измерительного звена 9 с помощью шарнирного соединения соединен с корпусом основной измерительной базы 5. Таким образом, основное измерительное звено 9 дополнительно выполняет функции тяги, обеспечивающей совместное перемещение основной измерительной базы 5 с устройством 2 для образования скважин. Дополнительная измерительная база 8 соединена с основной измерительной базой 5 с помощью дополнительного измерительного звена 10. Дополнительное измерительное звено 10 и основное измерительное звено 9 могут иметь аналогичную конструкцию. Одним своим концом дополнительное измерительное звено 10 шарнирно соединено с корпусом основной измерительной базы 5, а другим - с корпусом дополнительной измерительной базы 8. В случае использования нескольких дополнительных измерительных баз 8 их корпуса могут быть шарнирно соединены между собой с помощью дополнительных измерительных звеньев 10. Предпочтителен такой вариант конструктивного выполнения, при котором узлы шарнирного соединения основного и дополнительных измерительных звеньев 9 и 10 соответственно с корпусами устройства 2 для образования скважин и с основной и дополнительными измерительными базами 5 и 8 расположены соосно и на продольной оси симметрии устройства 2 для образования скважин. На поверхности или в рабочем котловане 1 может быть размещено приемное приспособление 6, предназначенное для передачи, приема и обработки сигналов, связанных соответственно с основным измерительным звеном 9 и с каждым дополнительным измерительным звеном 10 датчиков положения. Приемное приспособление 6 может быть выполнено, например, в виде электрически соединенных между собой усилителя-преобразователя 11 сигнала датчиков положения, блока 12 приема информации, блока 13 обработки информации и устройства 14 для отображения информации, например монитора (фиг.6). При этом все узлы приемного приспособления 6, обеспечивающего передачу, прием и обработку сигналов датчиков положения конструктивно могут быть объединены в одном подвижном модуле. Датчики положения могут быть электрически соединены с помощью электрического кабеля 7 с усилителем-преобразователем 11 сигнала. В рабочем котловане 1 может быть размещен счетчик 15 для определения пути, который прошло устройство 2 для образования скважин в грунтовом массиве. Счетчик 15 может быть электрически соединен с усилителем-преобразователем 11 сигнала. As an example, illustrating one embodiment of the structural design of the position sensors, we can cite the design of the device for determining the position in the space of the device 2 for the formation of wells. The specified device contains a main measuring link 9, which at one end with a device for fixing the main measuring link 9 on the device 2 for the formation of wells connected to the housing of the latter (figure 4). The device for fixing the main measuring link 9 on the device 2 for the formation of wells can be made in the form of a swivel. The second end of the main measuring link 9 is connected to the body of the main measuring base 5 by means of a hinge. Thus, the main measuring link 9 additionally performs the functions of traction, ensuring the joint movement of the main measuring base 5 with the device 2 for the formation of wells. The additional measuring base 8 is connected to the main measuring base 5 by means of an additional measuring link 10. The additional measuring link 10 and the main measuring link 9 can have a similar design. At one end, the additional measuring link 10 is pivotally connected to the housing of the main measuring base 5, and the other is connected to the housing of the additional measuring base 8. In the case of using several additional measuring bases 8, their bodies can be pivotally interconnected using additional measuring links 10. Preferred such an embodiment, in which the nodes of the swivel of the main and additional measuring links 9 and 10, respectively, with the cases of the device 2 To the formation of holes and with the main and additional measuring bases 5 and 8 are arranged coaxially on the longitudinal axis of symmetry of the device 2 to form wells. On the surface or in the working pit 1, a receiving device 6 can be placed for transmitting, receiving and processing signals associated with the main measuring link 9 and with each additional measuring link 10 of the position sensors, respectively. The receiving device 6 can be made, for example, in the form of position sensors of the signal transducer 11, the information receiving unit 12, the information processing unit 13, and the information display device 14, for example, a monitor (Fig. 6), which are electrically connected to each other. Moreover, all the nodes of the receiving device 6, which provides the transmission, reception and processing of signals from position sensors, can be structurally combined in one movable module. The position sensors can be electrically connected using an electric cable 7 to the amplifier-Converter 11 of the signal. In the working pit 1, a counter 15 can be placed to determine the path that the device 2 for forming wells in the soil mass has passed. The counter 15 may be electrically connected to an amplifier-converter 11 of the signal.

Шарнирное соединение, соединяющее основное измерительное звено 9 с корпусом устройства 2 для образования скважин, а также каждое дополнительное измерительное звено 10 с корпусом соответственно основной и дополнительной измерительных баз 5 и 8 может иметь одну и более степеней свободы, обеспечивающих их поворот в одной или по меньшей мере двух плоскостях. Для обеспечения поворота основного измерительного звена 9 относительно корпуса устройства 2 для образования скважин в грунте и дополнительного измерительного звена 10 относительно корпуса соответственно основной и дополнительной измерительных баз 5 и 8 в двух плоскостях указанные шарнирные соединения могут быть выполнены, например, карманного типа, то есть включать в себя два шарнира 16 и 17 (фиг.4), каждый из которых обеспечивает поворот соответственно основного и дополнительного измерительных звеньев 9 и 10 в одной плоскости. Взаимное расположение плоскостей поворота шарниров 16 и 17 друг относительно друга определяют в зависимости от выбранной системы координат, в которой определяют положение устройства 2 для образования скважин и основной измерительной базы 5 в пространстве. Предпочтительно расположить плоскости поворота шарниров 16 и 17 взаимно перпендикулярно, то есть осуществлять определение положения устройства 2 для образования скважины в декартовой системе координат. The swivel connecting the main measuring link 9 to the body of the device 2 for forming wells, as well as each additional measuring link 10 to the housing of the main and additional measuring bases 5 and 8, respectively, can have one or more degrees of freedom, ensuring their rotation in one or at least at least two planes. To ensure the rotation of the main measuring link 9 relative to the body of the device 2 for the formation of wells in the soil and the additional measuring link 10 relative to the housing, respectively, the main and additional measuring bases 5 and 8 in two planes, these articulated joints can be made, for example, of a pocket type, that is, include two hinges 16 and 17 (Fig. 4), each of which provides rotation of the main and additional measuring links 9 and 10, respectively, in one plane. The relative position of the rotation planes of the hinges 16 and 17 relative to each other is determined depending on the selected coordinate system, in which the position of the device 2 for the formation of wells and the main measuring base 5 in space is determined. It is preferable to arrange the rotation planes of the hinges 16 and 17 mutually perpendicular, that is, to determine the position of the device 2 for forming a well in a Cartesian coordinate system.

Для повышения точности проводимых измерений из условия обеспечения вписываемости основной и дополнительной измерительных баз 5 и 8 в формируемую скважину 3 криволинейной формы целесообразно их длину по продольной оси симметрии выбрать соизмеримой с длиной устройства 2 для образования скважин по той же оси. To improve the accuracy of the measurements from the condition of ensuring the fit of the main and additional measuring bases 5 and 8 into the formed well 3 of curvilinear shape, it is advisable to choose their length along the longitudinal axis of symmetry commensurate with the length of the device 2 for the formation of wells on the same axis.

В зависимости от выбранной системы измерений и необходимой точности результатов измерений в качестве датчиков положения может быть использован любой известный тип датчиков для измерения угла поворота одного элемента относительно другого элемента, например тензометрические датчики, дифференциально-трансформаторный преобразователь перемещений, оптический датчик и тому подобные датчики для измерения угла. Для повышения надежности работы и упрощения конструкции предпочтительным является использование потенциометрических датчиков, которые обеспечивают при этом достаточно высокую точность измерения. Depending on the selected measurement system and the necessary accuracy of the measurement results, any known type of sensors can be used as position sensors for measuring the angle of rotation of one element relative to another element, for example strain gauge sensors, differential transformer transducer displacement, optical sensor and the like sensors for measuring angle. To increase the reliability and simplify the design, it is preferable to use potentiometric sensors, which provide a sufficiently high measurement accuracy.

Наиболее рациональным по технологичности и простоте изготовления является вариант конструктивного выполнения шарнирных соединений 16 и 17, при котором каждое шарнирное соединение основного и дополнительных измерительных звеньев 9 и 10 соответственно с корпусом устройства 2 для образования скважин и с корпусами основной и дополнительных измерительных баз 5 и 8 было выполнено в виде закрепленной на конце одной части соответствующего измерительного звена 9 или 10 вилки 18 с соосно расположенными радиальными каналами на каждом из ее выступов 19, закрепленного на конце второй части соответствующего измерительного звена 9 или 10 осевого выступа 20 с гнездами на его боковых поверхностях и двух втулок 21 (фиг.5). В этом случае в качестве датчиков положения предпочтительно использовать потенциометрические датчики, в корпусе 22 каждого из которых расположен подвижный выходной элемент 23. Подвижный выходной элемент 23 кинематически связан с ползуном (на чертежах не изображен) потенциометра. Каждая втулка 21 расположена в радиальном канале соответствующего выступа 19 вилки 18 и в соответствующем гнезде осевого выступа 20. Осевой выступ 20 расположен между выступами 19 вилки 18 и установлен с возможностью поворота относительно последних. Корпус 22 потенциометрического датчика жестко соединен с одним из выступов 19 вилки 18, а подвижный выходной элемент 23 потенциометрического датчика размещен внутри соответствующей втулки 21 и жестко соединен с осевым выступом 20. Таким образом, при изменении взаимного расположения частей измерительных звеньев 9 или 10 друг относительно друга происходит поворот вилки 18 относительно осевого выступа 20, а следовательно и, поворот друг относительно друга корпуса 22 потенциометрического датчика и его подвижного выходного элемента 23. При изменении положения выходного элемента 23 происходит перемещение ползуна потенциометра по его катушке, что приводит к изменению выходного параметра потенциометрического датчика на величину, пропорциональную величине угла поворота частей измерительных звеньев 9 или 10 друг относительно друга. Поскольку каждая часть измерительного звена 9 или 10 одним своим концом закреплена соответственно на корпусе устройства 2 для образования скважин и корпусе основной и дополнительной измерительных баз 5 и 8, то практически осуществляется контроль за изменением положения в пространстве устройства 2 для образования скважин относительно основной измерительной базы 5 и/или дополнительной измерительной базы 8 и основной измерительной базы 5 относительно дополнительной измерительной базы 8. Следует отметить, что для измерения угла поворота частей основного и дополнительного измерительных звеньев 9 или 10 друг относительно друга в двух плоскостях измерительные звенья 9 и 10 могут иметь третью промежуточную часть 24, которая позволяет обеспечить установку дополнительного потенциометрического датчика для измерения угла поворота частей измерительных звеньев 9 и 10 друг относительно друга во второй плоскости. The most rational in terms of manufacturability and ease of manufacture is a variant of constructive execution of articulated joints 16 and 17, in which each swivel of the main and additional measuring links 9 and 10, respectively, with the body of the device 2 for forming wells and with the main and additional measuring bases 5 and 8 made in the form of a plug 18 fixed at the end of one part of the corresponding measuring link 9 or 10 with coaxially located radial channels on each of its protrusions 19, fixed at the end of the second part of the corresponding measuring link 9 or 10 of the axial protrusion 20 with sockets on its lateral surfaces and two bushings 21 (figure 5). In this case, it is preferable to use potentiometric sensors as position sensors, in the housing 22 of each of which a movable output element 23 is located. The movable output element 23 is kinematically connected with the slider (not shown) of the potentiometer. Each sleeve 21 is located in the radial channel of the corresponding protrusion 19 of the plug 18 and in the corresponding socket of the axial protrusion 20. The axial protrusion 20 is located between the protrusions 19 of the plug 18 and is rotatably mounted relative to the latter. The housing 22 of the potentiometric sensor is rigidly connected to one of the protrusions 19 of the plug 18, and the movable output element 23 of the potentiometric sensor is placed inside the corresponding sleeve 21 and rigidly connected to the axial protrusion 20. Thus, when the relative position of the parts of the measuring links 9 or 10 relative to each other there is a rotation of the plug 18 relative to the axial protrusion 20, and therefore, rotation relative to each other of the housing 22 of the potentiometric sensor and its movable output element 23. When changing Assumption of the output member 23 occurs potentiometer slider moving on its coil, causing a change in the output parameter potentiometric sensor an amount proportional to the magnitude of the angle of rotation of the measuring units 9 and 10 relative to each other. Since each part of the measuring link 9 or 10 is fixed at one end respectively on the body of the device 2 for forming wells and the body of the main and additional measuring bases 5 and 8, then practically the change in position in the space of the device 2 for forming wells relative to the main measuring base 5 is monitored and / or additional measuring base 8 and the main measuring base 5 relative to the additional measuring base 8. It should be noted that for measuring the angle of rotation the main and additional measuring links 9 or 10 relative to each other in two planes, the measuring links 9 and 10 can have a third intermediate part 24, which allows the installation of an additional potentiometric sensor for measuring the angle of rotation of the parts of the measuring links 9 and 10 relative to each other in the second plane .

В случае выполнения основной измерительной базы 5 и/или дополнительной измерительной базы 8 с индивидуальным приводом для их перемещения наиболее предпочтительным является вариант конструктивного выполнения датчиков положения в виде закрепленного на корпусе устройства 2 для образования скважин или одной из измерительных баз 5 или 8 источника светового излучения (не показан) например лазера, и установленной на корпусе соответственно одной из измерительных баз 5 или 8 или на корпусе устройства 2 для образования скважин мишени с приемными датчиками, например светодиодами. В этом случае при изменении взаимного расположения основной измерительной базы 5 относительно устройства 2 для образования скважин и относительно дополнительной измерительной базы 8 происходит отклонение светового луча от его первоначального положения, что регистрируется соответствующими приемными датчиками на мишени. Полученный сигнал передается на усилитель-преобразователь 11 для дальнейшей обработки информации. In the case of performing the main measuring base 5 and / or additional measuring base 8 with an individual drive for their movement, the most preferable option is the constructive implementation of position sensors in the form of a device 2 mounted on the housing for forming wells or one of the measuring bases 5 or 8 of a light source ( not shown), for example a laser, and mounted on the housing of one of the measuring bases 5 or 8, respectively, or on the housing of the device 2 for the formation of target wells with receiving wells sensors, such as LEDs. In this case, when the relative position of the main measuring base 5 relative to the device 2 for well formation and relative to the additional measuring base 8 is changed, the light beam deviates from its initial position, which is detected by the corresponding receiving sensors on the target. The received signal is transmitted to the amplifier-Converter 11 for further information processing.

Описанный выше вариант конструктивного выполнения устройства, с помощью которого реализуется заявленная технология, работает следующим образом. The embodiment of the device described above, with which the claimed technology is implemented, works as follows.

В начале трассы проходки отрывают рабочий котлован 1, в котором монтируют лафет (не показан) для запуска устройства 2 для образования скважин. Лафет для запуска устройства 2 для образования скважин ориентируют по проектной оси формируемой скважины 3, например, с помощью уровня и угломера. Перед запуском устройства 2 для образования скважин к его корпусу с помощью тяги, в качестве которой используют основное измерительное звено 9 присоединяют основную измерительную базу 5. К корпусу основной измерительной базы 5 с помощью дополнительного измерительного звена 10 присоединяют корпус дополнительной измерительной базы 8. В случае использования нескольких дополнительных измерительных баз 8 каждую из них с помощью соответствующей тяги, в качестве которой используют дополнительное измерительное звено 10, последовательно соединяют друг с другом. При этом поскольку устройство 2 для образования скважин и основная и дополнительная измерительные базы 5 и 8 расположены на лафете, то их продольные оси симметрии расположены на одной оси, что позволяет определить и зафиксировать с помощью датчиков положения в приемном приспособлении 6 их взаимное расположение. Затем осуществляют запуск устройства 2 для образования скважин, которое начинает погружаться в грунтовый массив под действием ударной нагрузки (в случае использования пневмопробойника) или ввинчиванием в грунтовый массив катков рабочего органа (при использовании раскатчика грунта). Возможна и другая последовательность выполнения указанных работ, при которой присоединение к корпусу устройства 2 для образования скважин основной измерительной базы 5, а затем и дополнительной измерительной базы 8, осуществляют в процессе формирования скважины 3, то есть по мере заглубления устройства 2 для образования скважин в грунтовый массив. После присоединения к корпусу устройства 2 для образования скважин основной и дополнительной измерительных баз 5 и 8 включают привод устройства 2 для образования скважин и оно внедряется в грунтовый массив, формируя своим корпусом стенки скважины 3 и затягивая в образованную скважину основную и дополнительную измерительные базы 5 и 8. В процессе формирования участка скважины 3 осуществляют снятие информации о положении в пространстве устройства 2 для образования скважин в сформированной в данный момент скважине относительно основной измерительной базы 5 и о положении в пространстве основной измерительной базы 5 относительно дополнительной измерительной базы 8. Для этого производят измерения углов отклонения частей соответственно основного и дополнительного измерительных звеньев 9 и 10 друг относительно друга. Сигналы от датчиков положения поступают в усилитель-преобразователь 11 сигнала и далее через блок 12 приема информации в блок 13 обработки информации, где они запоминаются. В случае необходимости эти сигналы могут быть вызваны на устройство 14 для отображения информации, на котором полученные данные отображаются, например, в виде таблицы или соответствующего графика. Полученная информация представляет собой данные как о положении в пространстве устройства 2 для образования скважин относительно основной измерительной базы 5 и/или дополнительной измерительной базы 8, так и о положении в пространстве основной измерительной базы 5 относительно дополнительной измерительной базы 8. При сохранении заданной траектории перемещения устройства 2 для образования скважин получаемые от датчиков положения сигналы не будут отличаться друг от друга, то позволяет, зная начальное направление перемещения устройства 2 для образования скважин в грунтовом массиве и пройденный им путь, точно определить его положение в грунтовом массиве. При этом следует отметить, что в случае необходимости, то есть при отклонении траектории перемещения в грунтовом массиве устройства 2 для образования скважин от ее проектной оси, информация о положении в пространстве которой может быть предварительно введена в устройство 14 для отображения информации, на устройство 2 для образования скважин воздействуют любым известным методом, например, грунтовыми рулями, осуществляя корректировку направления его перемещения. После снятия информации о положении в пространстве на сформированном в данный момент участке скважины 3 устройства 2 для образования скважин и основной измерительной базы 5 и передачи этой информации на приемное приспособление 6 осуществляют последующее периодическое измерения положения в пространстве устройства 2 для образования скважин и основной измерительной базы 5 в процессе формирования скважины 3 относительно соответственно основной измерительной базы 5 и дополнительной измерительной базы 8. Указанные последующие измерения осуществляют описанным выше образом и в той же последовательности. Полученная при последующих измерениях информация также поступает в блок 13 обработки информации, где она запоминается и сравнивается с полученной ранее информацией о положении в пространстве устройства 2 для образования скважин и основной измерительной базы 5. При изменении направления перемещения в грунтовом массиве устройства 2 для образования скважин, которое может быть вызвано, например, его встречей с твердым включением (валун или остатки фундамента), изменяется взаимное расположение частей основного измерительного звена 9, что регистрируется соответствующими датчиками положения. Полученная информация поступает в блок 13 обработки информации и сравнивается с ранее полученной информацией. Таким образом на начальном этапе проводимых измерений выявляется отклонение устройства 2 для образования скважин относительно основной измерительной базы 5 на угол α (фиг.2). При этом следует отметить, что положение основной измерительной базы 5 относительно дополнительной измерительной базы 8 не изменилось, поскольку основная измерительная база 5 продолжает перемещаться по участку сформированной скважины 3, ориентация которого в пространстве соответствует положению проектной оси скважины 3. При дальнейшем перемещении в грунтовом массиве устройства 2 для образования скважин его курс после преодоления препятствия может стабилизироваться или оно может под действием грунтовых рулей возвратится на заданный курс. При этом основная измерительная база 5 переместится по скважине 3 на тот ее участок, где произошло отклонение от заданного курса устройства 2 для образования скважин, и, следовательно, изменится взаимное расположение частей основного измерительного звена 10, т.е. рассогласование между положением устройства 2 для образования скважин относительно основной измерительной базы 5 уменьшится (величина угла α будет стремится к нулю). Полученная информация поступает в блок 13 обработки информации и сравнивается с ранее полученной информацией и по полученным результатам измерений можно было бы сделать неверный вывод о том, что устройство 2 для образования скважин возвратилось на заданный курс. Однако, сделать неверный вывод не позволяет информация полученная о положении основной измерительной базы 5 относительно дополнительной измерительной базы 8. Действительно, дополнительная измерительная база 8 еще находится на участке сформированной скважины 3, ориентация которого в пространстве соответствует проектному положению оси скважины 3, и относительно этого положения дополнительной измерительной базы 8 изменится положение основной измерительной базы 5, которая уже попала на участок скважины 3, сформированный устройством 2 для образования скважин после встречи его с препятствием (фиг.3). При изменении взаимного расположения частей дополнительного измерительного звена 10 соответствующие датчики положения подадут сигнал об изменении положения в пространстве основной измерительной базы 5 относительно дополнительной измерительной базы 8 и полученная информация поступает в блок 13 обработки информации, где сравнивается с ранее полученной. На основании полученной информации можно определить действительное направление перемещения устройства 2 для образования скважин в грунтовом массиве после его встречи с препятствием и в случае недопустимого отклонения от заданного курса определить его точное положение в грунтовом 16 массиве для дальнейшего извлечения. At the beginning of the driving track, a working pit 1 is opened, in which a carriage (not shown) is mounted to start the device 2 for the formation of wells. The carriages for starting the device 2 for the formation of wells are oriented along the design axis of the formed well 3, for example, using a level and an angle meter. Before starting the device 2 for the formation of wells, a main measuring base 5 is connected to its body using a rod, which is used as the main measuring link 9. The housing of the additional measuring base 8 is connected to the main measuring base 5 using an additional measuring link 10. In case of use several additional measuring bases 8 each of them using the appropriate rod, which is used as an additional measuring link 10, connecting in series t to each other. Moreover, since the device 2 for the formation of wells and the main and additional measuring bases 5 and 8 are located on the carriage, their longitudinal axis of symmetry are located on the same axis, which allows to determine and fix them using position sensors in the receiving device 6 relative position. Then, the device 2 for the formation of wells is launched, which begins to sink into the soil massif under the action of an impact load (in the case of using a pneumatic punch) or screwing the working body rollers into the soil massif (when using the soil scraper). Another sequence of performing these works is possible, in which the connection to the body of the device 2 for the formation of wells of the main measuring base 5, and then the additional measuring base 8, is carried out during the formation of the well 3, that is, as the device 2 for the formation of wells deepens into the ground an array. After attaching the main and additional measuring bases 5 and 8 to the body of the device for forming wells 5 and 8, the drive of the device 2 for forming wells is turned on and it is embedded in the soil mass, forming the walls of the well 3 with its body and pulling the main and additional measuring bases 5 and 8 into the well formed . In the process of forming a section of the well 3 carry out the removal of information about the position in space of the device 2 for the formation of wells in the currently formed well relative to the main change body base 5 and the position in space of the main measuring base 5 relative to the additional measuring base 8. To do this, measure the angles of deviation of the parts, respectively, of the main and additional measuring links 9 and 10 relative to each other. The signals from the position sensors are fed to the signal converter 11 and then through the information receiving unit 12 to the information processing unit 13, where they are stored. If necessary, these signals can be called to the device 14 to display information on which the received data is displayed, for example, in the form of a table or a corresponding graph. The information obtained is data both on the position in the space of the device 2 for the formation of wells relative to the main measuring base 5 and / or the additional measuring base 8, and on the position in the space of the main measuring base 5 relative to the additional measuring base 8. While maintaining the given trajectory of the device 2 for the formation of wells received from the position sensors, the signals will not differ from each other, it allows, knowing the initial direction of movement of the device 2 for the formation of wells in the soil mass and the path traveled by it, accurately determine its position in the soil mass. It should be noted that, if necessary, that is, when the path of movement in the soil mass of the device 2 for the formation of wells deviates from its design axis, information about the position in space of which can be previously entered into the device 14 to display information on the device 2 for well formations are affected by any known method, for example, soil rudders, adjusting the direction of its movement. After taking information about the position in space on the currently formed portion of the well 3 of the device 2 for forming wells and the main measuring base 5 and transmitting this information to the receiving device 6, subsequent periodic measurements of the position in the space of the device 2 for forming wells and the main measuring base 5 are carried out during the formation of the well 3 relative to the main measuring base 5 and the additional measuring base 8, respectively. The subsequent subsequent measurements estvlyayut manner described above and in the same sequence. The information obtained during subsequent measurements also enters the information processing unit 13, where it is stored and compared with previously obtained information about the position in the space of the device 2 for well formation and the main measuring base 5. When changing the direction of movement in the soil mass of the device 2 for well formation, which can be caused, for example, by its meeting with a solid inclusion (a boulder or the remains of the foundation), the relative position of the parts of the main measuring link 9 changes, which reg striruetsya respective position sensors. The information received is sent to the information processing unit 13 and compared with previously received information. Thus, at the initial stage of the measurements revealed the deviation of the device 2 for the formation of wells relative to the main measuring base 5 at an angle α (figure 2). It should be noted that the position of the main measuring base 5 relative to the additional measuring base 8 has not changed, since the main measuring base 5 continues to move along the section of the formed well 3, the spatial orientation of which corresponds to the position of the design axis of the well 3. Upon further movement in the soil mass of the device 2 for the formation of wells, its course after overcoming the obstacle can be stabilized or it can under the action of soil rudders return to the set pc. In this case, the main measuring base 5 will move along the well 3 to that part of it where the deviation from the predetermined course of the device 2 for forming wells has occurred, and, therefore, the relative position of the parts of the main measuring link 10 will change, i.e. the mismatch between the position of the device 2 for the formation of wells relative to the main measuring base 5 will decrease (the value of the angle α will tend to zero). The information received is sent to the information processing unit 13 and compared with previously obtained information, and, based on the obtained measurement results, it would be possible to draw an incorrect conclusion that the device 2 for well formation returned to the desired course. However, to draw an incorrect conclusion does not allow information obtained about the position of the main measuring base 5 relative to the additional measuring base 8. Indeed, the additional measuring base 8 is still on the site of the formed well 3, the spatial orientation of which corresponds to the design position of the axis of the well 3, and relative to this position additional measuring base 8 will change the position of the main measuring base 5, which has already hit the portion of the well 3, formed by the device 2 for formation of wells after meeting him with an obstacle (figure 3). When changing the relative position of the parts of the additional measuring unit 10, the corresponding position sensors will signal a change in position in the space of the main measuring base 5 relative to the additional measuring base 8 and the received information is sent to the information processing unit 13, where it is compared with the previously received one. Based on the information received, it is possible to determine the actual direction of movement of the device 2 for the formation of wells in the soil massif after it encounters an obstacle and, in case of an unacceptable deviation from the given course, determine its exact position in the soil massif 16 for further extraction.

Наиболее целесообразным является использование нескольких дополнительных измерительных баз 8 при выполнении устройства 2 для образования скважин с приспособлениями для управления направлением его перемещения, например, в виде грунтовых рулей. В этом случае при отклонении устройства 2 для образования скважин от заданного направления перемещения в грунтовом массиве наличие нескольких дополнительных баз 8 позволяет осуществлять корректировку курса на значительном отрезке пути. Поскольку до тех пор, пока последняя по ходу перемещения устройства 2 для образования скважин дополнительная измерительная база 8 будет находится на проектной оси скважины возможно точное определение положения в пространстве устройства 2 для образования скважин и, следовательно, возможно получение информации об эффективности принятых мер по корректировке курса перемещения устройства 2 для образования скважин. При этом следует отметить, что при формировании скважины 3 криволинейной формы последовательность операций и приемов сохранится. The most appropriate is the use of several additional measuring bases 8 when performing the device 2 for the formation of wells with devices for controlling the direction of its movement, for example, in the form of soil rudders. In this case, when the device 2 for the formation of wells deviates from a given direction of movement in the soil mass, the presence of several additional bases 8 allows for course correction over a significant distance of the path. Since until the last additional measuring base 8 along the movement of the device 2 for forming wells will be located on the design axis of the well, it is possible to accurately determine the position in the space of the device 2 for forming wells and, therefore, it is possible to obtain information about the effectiveness of measures taken to correct the course moving the device 2 for the formation of wells. It should be noted that when forming a well 3 of a curved shape, the sequence of operations and techniques will be preserved.

Claims

A method for determining the position of a device for forming wells, including taking information about the position in space of the device for forming wells in the currently formed well relative to the measuring base, transmitting the signal to the receiving device, processing the received signal and subsequent periodically measuring the position in the space of the device for forming wells well formation relative to the measuring base, characterized in that the measuring base is moved along the formed even with a device for forming wells, wherein subsequent periodic measurements of the position in the space of the device for forming wells are carried out with respect to at least one additional measuring base, which is moved along the formed well together with the device for forming a well behind the main measuring base, the position in space the main measuring base is determined using an additional measuring base.