存储式钻孔测量仪的研制与应用

CE-1型存储式磁敏钻孔测斜仪及QXY-5型存储式钻孔倾斜仪采用智能传感器、数据采集系统、大容量存储芯片,具有小巧轻便、功能强大、测试数据准确性高、稳定性好的特点,实现了数据的自动采集、记录和存储。介绍了CE-1型存储式磁敏钻孔测斜仪及QXY-5型存储式钻孔倾斜仪的研制和实际应用情况。     

回转钻进随钻测斜仪的研制及应用

针对煤矿井下常规钻机回转钻进没有随钻轨迹测量装备的现状,研制了钻孔随钻测斜仪。该仪器主要由孔口显示控制器和轨迹记录探管两部分组成,可用于煤矿井下常规钻机回转钻进钻孔的轨迹测量,亦可测量钻孔的倾角、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。最终结果可通过数据处理软件计算和处理原始数据并在井下以数字和图形的方式显示出来,满足了煤矿井下常规钻机的回转钻进随钻测量需求。     

随钻测斜仪误差补偿实验研究

为消除测斜仪传感器因温度变化引起的温度漂移和降低安装误差,在随钻测斜仪的姿态数学模型及其产生误差原因分析的基础上,建立了基于最小二乘法的多项式拟合以及约束条件下多变量函数寻最优解的测斜仪温度漂移误差和安装误差补偿数学模型。通过ADXL345加速度传感器的温度误差补偿及安装误差校正的实验研究,结果表明,补偿后的测斜仪井斜角输出达到了较高的精度,满足了测斜仪的精度要求,表明建立的误差补偿数学模型正确,可应用于随钻测斜仪的误差补偿。     

存储式磁阻多点连续测斜仪的研制

存储式磁阻多点连续测斜仪主要解决了在钻孔测斜技术的电缆传输中，电缆笨重、易损坏、易受电磁干扰、信号传输远等问题，并以存储卡的方式解决了数据传输记录的问题。     

存储式压电陀螺测斜仪的应用

存储式压电陀螺测斜仪是用于磁干扰矿区孔内顶角及方位角的无缆自动记录测量仪器。它主要解决了电缆传输中，电缆笨重、易损坏、易受电磁干扰、信号传输远等问题，并以存储卡的方式解决了数据传输记录的问题。介绍了存储式压电陀螺测斜仪的原理及应用情况。     

煤矿井下随钻测斜仪误差联合校正方法

为降低煤矿井下随钻测斜仪随钻测量钻孔姿态角参数的误差,建立基于递推最小二乘的误差补偿数学模型,采用椭球拟合法、点积不变法和旋转平面拟合法的联合校正方法对随钻测斜仪进行误差补偿校正。对研发的随钻测斜仪进行数值仿真和双轴转台实验,用联合校正方法对实验数据进行误差补偿校正,校正前俯仰角和方位角的最大绝对误差分别为4.7°和5.1°,校正后为0.8°和0.9°,校正后测量精度满足随钻测斜仪要求。实验结果表明,该方法可以对煤矿井下随钻测斜仪进行有效的误差补偿校正。     

高温钻孔测斜仪研制

针对高温高压干热岩钻井定位轨迹探测设备存在耐高温高压性能差、稳定性差、测量精度不高、电能消耗大等问题,研制一套高温钻孔测斜装置,解决高温高压多点连续钻孔测斜及测温问题。选择耐高温元器件,设计控制和测量电路;采用自动间歇供电方法,减少散热,降低功耗;设计保温探管、承压探管,利用ANSYS有限元软件对承压外管的屈服强度和保温探管的温度场与压力场进行耦合分析和校核。最后进行仿真测试和野外试验,根据测试数据表明,设备能在280℃和12 MPa高温高压环境条件下实现深井倾角、方位角、工具面向角及温度的测量。     

基于MEMS陀螺传感的测斜仪研制

针对目前矿井钻探的钻孔轨迹测量存在高温、高能耗问题,提出了间歇供电的无缆存储式测斜仪。硬件上采用MEMS陀螺仪和加速度传感器,软件上采用抗干扰、误差修正、温度补偿等校正措施。可用于地质灾害监测的成孔测量并记录方位角、倾角、工具面角、孔深等姿态参数。测量后,由上位机读出数据,显示轨迹图形。经仿真与模拟测试,该测斜仪具有功耗低、体积小、测量精度高、稳定性好等优点。     

QXY-5型存储式钻孔倾斜仪的研制与应用

滑坡深部位移变形监测是滑坡稳定性监测的一种重要手段,是滑坡整体位移变形动态综合监测的重要组成部分。目前国内外在实现滑坡深部位移监测方面主要采用钻孔倾斜方法解决。文章针对目前国内外深部位移监测设计孔的监测情况及手段,指出了目前测量仪器及测量方法的不足,提出并研制了一种全新的无缆存储式钻孔倾斜仪—QXY-5型存储式钻孔倾斜仪,介绍了其研制及使用情况。该仪器测量方式为数据自动存储,不使用电缆和地面仪表克服了随着孔深的增加电缆长度也随之增加带来的工作强度及天气对地面仪表的影响;设计了数据自动存储功能,避免了人工记录所带来的误差影响,提高了测量的效率和准确率;深孔测量配合准确计数的手动绞车对孔深无限制,测量操作非常方便。     

光纤陀螺测斜仪的研制及应用

光纤陀螺测斜仪是用途最为广泛的地质钻孔测斜仪,自主寻北测量钻孔方位,可以适用于几乎所有的地质钻进工程。仪器中采用了多项专利技术,仪器具有很高的性能价格比。通过几年在各类地质钻孔中的应用,取得了产品进一步改进的信息和推广应用的经验。     

双轴倾角传感器在钻孔测斜仪中测量算法的校正

将芬兰VTI公司生产的SCA100T双轴倾角传感器应用于钻孔测斜仪,其体积小,能提高倾角测量的稳定性和精度。双轴倾角传感器测量角度会引起算法校正问题,采用测得的标定数据得出倾角值的回归模型,测量倾角的实验结果和推算结果存在一定的误差,通过应用误差补偿方法来减小实际测量误差。理论分析和仿真计算表明,采用此法补偿后得到的均方差最大为0.15258,而没有补偿的结果最大均方差为4.81104。     

钻孔随钻三维轨迹测量技术研究

煤矿井下钻孔施工中,在缺少控制钻孔轨迹偏移测量技术的情况下,施工钻孔轨迹与钻孔设计轨迹偏差较大,无法满足煤矿瓦斯抽采的设计需求。阐述了随钻钻孔三维轨迹测量技术,目的是通过对随钻三维轨迹测量技术的研究,精确控制瓦斯钻孔轨迹,解决瓦斯突出煤层快速掘进及安全高效回采问题。钻孔随钻三维轨迹测量技术是通过对钻机开孔角度和钻孔轨迹的精确测量,使用三维轨迹成图方法显示。通过大量的数据采集与施工验证证明,该方法成为预抽钻孔煤层保安全、促生产过程中的重要环节,避免了钻孔设计及施工的盲目性,提高了抽采钻孔的利用率及施工速度。     

通过测斜数据预判测斜管失效的分析方法研究

岩土测斜仪已广泛应用于现场土体和结构物的变形监测,其工作原理是通过测量测斜管的变形以反映监测对象的变形,用于工程的稳定性和安全分析。当工程的稳定和安全受到威胁的时候,往往伴有局部过大的变形现象发生,这可能造成测斜探头不能放入测斜管内,使测斜管失效、关键数据缺失。为预判测斜管失效的可能性,提出5种方法确定测斜管局部变形曲线的曲率或折角,并与测斜管失效时的极限曲率或极限折角进行对比,分析失效的可能性。通过某基坑开挖工程1根测斜管失效的实例分析,对比所提出方法的适用性,从中推荐五型值点单点约束拟合双圆弧法,用于判别测斜管失效。     

基于倾角仪与测量机器人的异形桥变形监测研究

为研究影响异形结构桥梁变形的因素,分析不同测量手段反映异形桥变形的灵敏度,以吉林省延边朝鲜族自治州安图县二道白河镇美人松空中廊桥公园内空中廊桥为例,采用倾角仪和测量机器人联合的方式,在顾及荷载、风向和风速的作用下,测定廊桥的倾斜角和位移量,获取两套独立观测数据。通过正交试验分析荷载、风向和风速对廊桥倾斜程度的影响,并通过灵敏度试验分析两种测量手段反映廊桥变形的灵敏度。研究结果表明,倾角仪和测量机器人都能较高精度地反映廊桥变形且数据相近,倾角仪反映廊桥变形灵敏度更高,廊桥变形主要受荷载和风速影响。     

高精度全方位钻孔测斜仪的研究及应用

概述了一种新研制的高精度全方位钻孔测斜仪的组成及工作方式,并较详细地分析了其测量单元、控制单元的硬件及软件设计,用两个实例说明该仪器能实现全方位钻孔测量,其精度高,能满足生产要求。