一種礦山井下鉆孔探測儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種礦山井下鉆孔探測儀，包括鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊，所述鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊包括金屬外殼探頭及設(shè)置于金屬外殼探頭內(nèi)的攝像單元、自然伽瑪單元、孔斜測量單元、傳輸與控制單元；所述攝像單元設(shè)置于金屬外殼探頭的頂部；所述攝像單元包括設(shè)置于金屬外殼探頭頂部的垂向攝像頭或設(shè)置于金屬外殼探頭側(cè)壁的側(cè)向攝像頭或者二者結(jié)合。本實(shí)用新型對井下各類鉆孔進(jìn)行探測包括分層巖性、厚度、巖層軟硬程度、巖石孔隙、裂隙、出水點(diǎn)、頂板離層情況。針對常見的沉積巖地層而言，本系統(tǒng)能夠區(qū)分沉積地層的主要巖性如粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、鋁土泥巖、碳質(zhì)泥巖、煤層、灰?guī)r、火成巖等巖性及其分層厚度。
【專利說明】一種礦山井下鉆孔探測儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于鉆孔探測設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種礦山井下鉆孔探測儀。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，在地質(zhì)勘探中對鉆孔進(jìn)行地層巖性探測常規(guī)做法主要是利用物探測井手段，并已經(jīng)成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。常利用多種測井手段(如自然伽瑪、自然電位、密度、視電阻率、雙收時差、井徑等)探測，通常規(guī)定必須四種以上參數(shù)才能準(zhǔn)確判斷地層巖性。然而，對礦山井下環(huán)境及超小口徑鉆孔(如錨索孔一般直徑只有28_)進(jìn)行巖性探測而言，由于當(dāng)前技術(shù)條件限制，絕大多數(shù)測井儀器設(shè)計尺寸不能設(shè)計到足夠小(便于攜帶、在狹小環(huán)境使用)，功耗也不能降至足夠低。上述多種參數(shù)綜合測井確定巖性的探測方法就不能實(shí)現(xiàn)。
[0003]視頻攝像技術(shù)在鉆孔探測方面是一種新型技術(shù)，具有可視化、直觀特點(diǎn)，能夠查明鉆孔中巖層的裂隙發(fā)育程度、含水層富水性等。隨著攝像分辨率提高和攝像設(shè)備的微型化，視頻攝像技術(shù)的已經(jīng)能夠在超小口徑孔中使用。但在巖層巖性識別方面有明顯不足之處:(I)受人眼識別能力與鉆孔施工質(zhì)量影響大(井壁光滑度、巖層軟硬等)，僅憑照片或視頻不能很好地區(qū)分相近巖性，如粉砂巖、泥巖。(2)受拍攝條件限制(比如拍攝角度、光線、鉆孔介質(zhì)、鉆孔淋滴水)，視頻或照片的判讀差異會很大。由于受上述限制，只根據(jù)視頻攝像技術(shù)對井下徑鉆孔進(jìn)行巖性識別與定量分層是不可靠的。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題在于提供一種礦山井下鉆孔探測儀，通過采集包括視頻數(shù)據(jù)在內(nèi)的多種數(shù)據(jù)，為綜合判斷地層巖性提供依據(jù)。
[0005]本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]一種礦山井下鉆孔探測儀，包括通過傳輸線纜連接的鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊和深度計量與存儲控制模塊；
[0007]所述的鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊，包括探頭及設(shè)置于探頭內(nèi)的攝像單元、孔斜測量單元和傳輸與控制單元；攝像單元、孔斜測量單元分別與傳輸與控制單元相連接，分別將其所采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至傳輸與控制單元，由傳輸與控制單元發(fā)送至深度計量與存儲控制模塊；傳輸與控制單元上還設(shè)有對攝像單元、孔斜測量單元進(jìn)行操作的控制件；
[0008]所述的深度計量與存儲控制模塊,包括深度計量單元、顯示單元、數(shù)據(jù)存儲單元、控制電路單元和電源單元；所述深度計量單元，計量傳輸線纜的延伸長度，獲取鉆孔探測深度相關(guān)數(shù)據(jù)；所述顯示單元與控制電路單元相連，采集并顯示傳輸與控制單元發(fā)送的測量數(shù)據(jù)或視頻數(shù)據(jù)；所述的數(shù)據(jù)存儲單元與控制電路單元相連，并設(shè)有數(shù)據(jù)導(dǎo)出接口。
[0009]所述的攝像單元包括設(shè)置于探頭頂部的垂向攝像頭和/或設(shè)置于探頭側(cè)壁的側(cè)向攝像頭，垂向攝像頭、側(cè)向攝像頭中均設(shè)有LED光源；
[0010]攝像單元將其采集的視頻數(shù)據(jù)，經(jīng)傳輸與控制單元發(fā)送給顯示單元和數(shù)據(jù)存儲單元，分別進(jìn)行顯示和存儲。
[0011]所述的孔斜測量單元，測量鉆孔的方位角、傾斜角，包括磁傳感器、加速度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器及數(shù)據(jù)調(diào)理電路；
[0012]孔斜測量單元將其采集的鉆孔的方位角、傾斜角數(shù)據(jù)，經(jīng)傳輸與控制單元發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲單元，分別進(jìn)行顯示和存儲。
[0013]所述的探頭內(nèi)還設(shè)有采集地層自然伽瑪數(shù)據(jù)的自然伽瑪單元，包括晶體、光電倍增管、高壓模塊及數(shù)據(jù)調(diào)理電路；自然伽瑪單元與傳輸與控制單元相連接，將其所采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至傳輸與控制單元，由傳輸與控制單元發(fā)送至深度計量與存儲控制模塊，分別進(jìn)行顯示和存儲。
[0014]所述的攝像單元位于探頭的最前端，傳輸與控制單元位于探頭的最后端。
[0015]所述的深度計量單元采用光電編碼器，連續(xù)計量線纜長度，獲取鉆孔探測深度相關(guān)數(shù)據(jù)；
[0016]深度計量單元將采集的深度相關(guān)數(shù)據(jù)，發(fā)送給顯示單元和數(shù)據(jù)存儲單元，分別進(jìn)行顯示和存儲。
[0017]所述的顯示單元包括液晶顯示屏和/或數(shù)碼管，以及顯示驅(qū)動電路；液晶顯示屏顯示視頻數(shù)據(jù)和/或鉆孔深度、孔斜方位、傾斜數(shù)據(jù)，數(shù)碼管用于顯示深度數(shù)據(jù)。
[0018]所述電源單元與控制電路單元相連，對深度計量與存儲控制模塊和/或鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊供電；
[0019]所述的控制電路單元，對鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊與深度計量與存儲控制模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸、深度計量單元、顯示單元、數(shù)據(jù)存儲單元、控制電路單元和電源單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與控制。
[0020]所述還包括與深度計量與存儲控制模塊相連接的數(shù)據(jù)處理模塊，通過數(shù)據(jù)存儲單元對視頻數(shù)據(jù)、自然伽瑪、鉆孔方位角、傾斜角數(shù)據(jù)下載，并進(jìn)行處理。
[0021]所述的探頭后端還設(shè)有金屬推送桿。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益的技術(shù)效果:
[0023]本實(shí)用新型提供的礦山井下鉆孔探測儀，使用電子視頻攝像技術(shù)進(jìn)行孔壁視頻錄像與拍攝照片，同時采集鉆孔的孔斜數(shù)據(jù)，包括鉆孔的孔段的方位角、傾斜角，并進(jìn)一步采用自然伽瑪物探測井技術(shù)采集巖層自然核放射特性，進(jìn)而利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合判斷實(shí)現(xiàn)對礦山井下鉆孔巖性識別與巖層厚度的定量劃分、裂隙發(fā)育程度、含水層富水性，為井巷工程及其它相關(guān)鉆孔進(jìn)行地層巖性探測的應(yīng)用提供技術(shù)手段。
[0024]本實(shí)用新型提供的礦山井下鉆孔探測儀，一方面本實(shí)用新型可以同步獲取鉆孔視頻、鉆孔方位角、傾斜角豐富的信息，以及進(jìn)一步的自然伽瑪采集的地層自然伽瑪數(shù)據(jù)，為礦山技術(shù)工作提供決策依據(jù)；另一方面單就本實(shí)用新型對礦山井下鉆孔探測巖性與分層厚度，主要是針對常見的沉積巖地層而言，能夠區(qū)分沉積地層的主要巖性如粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、招土泥巖、碳質(zhì)泥巖、煤層、灰?guī)r、火成巖等巖性及其分層厚度。如果能配合一個臨近區(qū)域的地質(zhì)勘查鉆孔或已揭露的地層資料作為巖性識別的標(biāo)準(zhǔn)參考，將可以區(qū)分更多的巖層巖性，效果也將更準(zhǔn)確。
[0025]本實(shí)用新型提供的礦山井下鉆孔探測儀，其所涉及的微型攝像、自然伽瑪、孔斜測量元器件，已經(jīng)能夠滿足礦山井下小尺寸、低功耗的需要。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本實(shí)用新型探測系統(tǒng)的探測方法的具體實(shí)施步驟示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述，所述是對本實(shí)用新型的解釋而不是限定。
[0029]參見圖1，本實(shí)用新型提供的礦山井下鉆孔探測儀，包括通過傳輸線纜連接的鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊和深度計量與存儲控制模塊；
[0030]所述的鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊，包括探頭及設(shè)置于探頭內(nèi)的攝像單元、孔斜測量單元和傳輸與控制單元；攝像單元、孔斜測量單元分別與傳輸與控制單元相連接，分別將其所采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至傳輸與控制單元，由傳輸與控制單元發(fā)送至深度計量與存儲控制模塊；傳輸與控制單元上還設(shè)有對攝像單元、孔斜測量單元進(jìn)行操作的控制件；
[0031]所述的深度計量與存儲控制模塊,包括深度計量單元、顯示單元、數(shù)據(jù)存儲單元、控制電路單元和電源單元；所述深度計量單元，計量傳輸線纜的延伸長度，獲取鉆孔探測深度相關(guān)數(shù)據(jù)；所述顯示單元與控制電路單元相連，采集并顯示傳輸與控制單元發(fā)送的測量數(shù)據(jù)或視頻數(shù)據(jù)；所述的數(shù)據(jù)存儲單元與控制電路單元相連，并設(shè)有數(shù)據(jù)導(dǎo)出接口。
[0032]所述的攝像單元包括設(shè)置于探頭頂部的垂向攝像頭和/或設(shè)置于探頭側(cè)壁的側(cè)向攝像頭，垂向攝像頭、側(cè)向攝像頭中均設(shè)有LED光源；
[0033]攝像單元將其采集的視頻數(shù)據(jù)，經(jīng)傳輸與控制單元發(fā)送給顯示單元和數(shù)據(jù)存儲單元，分別進(jìn)行顯示和存儲。
[0034]所述的孔斜測量單元，測量鉆孔的方位角、傾斜角，包括磁傳感器、加速度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器及數(shù)據(jù)調(diào)理電路；
[0035]孔斜測量單元將其采集的鉆孔的方位角、傾斜角數(shù)據(jù)，經(jīng)傳輸與控制單元發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲單元，分別進(jìn)行顯示和存儲。
[0036]所述的攝像單元位于探頭的最前端，傳輸與控制單元位于探頭的最后端。
[0037]進(jìn)一步的，所述的探頭內(nèi)還設(shè)有采集地層自然伽瑪數(shù)據(jù)的自然伽瑪單元，包括晶體、光電倍增管、高壓模塊及數(shù)據(jù)調(diào)理電路；自然伽瑪單元與傳輸與控制單元相連接，將其所采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至傳輸與控制單元，由傳輸與控制單元發(fā)送至深度計量與存儲控制模塊，分別進(jìn)行顯示和存儲。
[0038]所述的深度計量單元采用光電編碼器，連續(xù)計量線纜長度，獲取鉆孔探測深度相關(guān)數(shù)據(jù)；
[0039]深度計量單元將采集的深度數(shù)據(jù)，發(fā)送給顯示單元和數(shù)據(jù)存儲單元，分別進(jìn)行顯示和存儲。
[0040]所述的顯示單元包括液晶顯示屏、數(shù)碼管和顯示驅(qū)動電路，液晶顯示屏顯示視頻數(shù)據(jù)、鉆孔深度、孔斜方位、傾斜數(shù)據(jù)，數(shù)碼管用于顯示深度數(shù)據(jù)。
[0041]所述電源單元與控制電路單元相連，對深度計量與存儲控制模塊和/或鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊供電(鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊也可設(shè)立單獨(dú)的電源，或者在其單獨(dú)電源不能工作時由電源單元再進(jìn)行供電);
[0042]所述的控制電路單元，對鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊與深度計量與存儲控制模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸、深度計量單元、顯示單元、數(shù)據(jù)存儲單元、控制電路單元和電源單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與控制。
[0043]就當(dāng)前技術(shù)條件而言，本實(shí)用新型涉及的微型攝像、自然伽瑪、孔斜測量元器件，已經(jīng)能夠滿足礦山井下小尺寸、低功耗的需要。本實(shí)用新型方法的基本原理如下:
[0044]首先，利用鉆孔孔斜測量技術(shù)、自然伽瑪測井技術(shù)對鉆孔所揭露巖層的大多數(shù)層位進(jìn)行巖性確定，同時定量確定分層厚度。鉆孔孔斜測量獲取鉆孔真實(shí)的方位角、傾斜角，進(jìn)而結(jié)合巖層的產(chǎn)狀(地層走向、傾向、傾角)進(jìn)行計算能夠?qū)ι鲜鲎匀毁が斍€確定的巖層厚度進(jìn)行校正，得到真正的巖層厚度。
[0045]自然伽瑪在地質(zhì)勘探中是一種重要的測井方法，屬于放射性測井方法之一。放射性測井是唯一能夠確定巖石及其孔隙流體化學(xué)元素含量的測井方法。它根據(jù)巖石及其孔隙流體和井內(nèi)介質(zhì)的核物理性質(zhì)，來確定巖石類型，研究鉆井地質(zhì)剖面。自然伽瑪既可在裸眼井又可在套管井內(nèi)進(jìn)行測量；測量結(jié)果不受井內(nèi)介質(zhì)的限制。對于沉積巖尤其是煤系地層來講，自然伽瑪可以很好地用于區(qū)分巖性、地層分層厚度的定量劃分、計算地層的泥質(zhì)含量(計算出“砂泥比”)。
[0046]定量計算巖層厚度的理論依據(jù)是自然伽瑪曲線具有如下特性:1.上下圍巖的放射性含量相同時，曲線關(guān)于地層重點(diǎn)對稱；2.高放射性地層，對著地層中心曲線有一極大值，并隨地層厚度的增加而增大。厚度大于三倍的井徑時，極大值為常數(shù)，此時只與巖石的自然放射性強(qiáng)度成正比，且由曲線的半幅點(diǎn)確定的地層厚度為地層厚度。
[0047]其次，結(jié)合電子攝像技術(shù)，確定自然伽瑪不能區(qū)分的其余巖層巖性，并且二者相互配合來彌補(bǔ)單一參數(shù)測井技術(shù)的不足。如前所述，依靠單一自然伽瑪測井參數(shù)尚且不能區(qū)分一些物性相近的巖層巖性(但可以準(zhǔn)確分層、確定層厚)，這些巖層主要是砂巖、煤層、石灰?guī)r它們在曲線特征上都具有低自然伽瑪和低“砂泥比”特征，憑借自然伽瑪三者不能區(qū)分，需要配合其他手段進(jìn)一步確定。本實(shí)用新型利用電子攝像技術(shù)與自然伽瑪測井配合，可以區(qū)分三者之間的物性差別，從而分辨巖性。
[0048]電子攝像技術(shù)的具體應(yīng)用為:
[0049]I)利用具備微距效果的高分辨率微型攝像頭(或攝像機(jī))，在鉆孔內(nèi)拍攝沿鉆孔方向(稱之為“垂向視頻”)和垂直鉆孔方向(稱之為“側(cè)向視頻”或“側(cè)向照片”)的孔壁視頻和照片。
[0050]2)利用“深度計量與存儲控制模塊”采集的深度數(shù)據(jù)，對視頻和照片進(jìn)行深度數(shù)據(jù)標(biāo)識處理，如在視頻、照片上標(biāo)識出當(dāng)前鉆孔深度。
[0051]3)將視頻/照片與自然伽瑪曲線同深度數(shù)據(jù)進(jìn)行對比:對于自然伽瑪確定的層位巖性可以在視頻或照片上進(jìn)行進(jìn)一步確認(rèn)和驗(yàn)證；對上述三種不易區(qū)分的巖性的區(qū)分可以在測井曲線上可能的煤層、石灰?guī)r、砂巖層位觀察同深度的視頻或照片，三者有著明顯的視覺差異:煤層呈黑色且井壁不完整，石灰?guī)r呈灰色且井壁完整，砂巖呈淺灰色或灰色且井壁出現(xiàn)明顯顆粒狀。從而可以分辨出自然伽瑪不能識別的部分巖性。在確定巖性的基礎(chǔ)上，利用自然伽瑪準(zhǔn)確劃分出巖層厚度。
[0052]4)垂向視頻能夠反映鉆孔“井徑”變化。當(dāng)鉆頭鉆進(jìn)到硬質(zhì)巖層(如砂巖、石灰?guī)r、火成巖)時，孔徑會縮??；而當(dāng)鉆頭遇到軟巖層(如泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、煤層)時，孔徑就會變大；在巖性變化處往往井徑會發(fā)生變化。
[0053]5)判斷“井徑”變化，視頻中若顯示孔壁較為整齊、大顆粒突出不多或很少、有鉆頭鉆進(jìn)時留下的黑色螺旋狀條帶、巖層細(xì)層很明顯，此時可以判斷為孔徑擴(kuò)大(視覺也可感受到孔徑在擴(kuò)大)，由此可以初步判斷為粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖或泥巖；而當(dāng)視頻出現(xiàn)明顯的凸凹不平、大顆粒狀物質(zhì)出現(xiàn)較多時，可以判斷為孔徑在縮小(視覺也可感受到孔徑在縮小)，由此可以初步判斷為砂巖、石灰?guī)r巖性。這樣，與自然伽瑪曲線配合相互驗(yàn)證和彌補(bǔ)技術(shù)手段上的不足，可以基本解決鉆孔巖性探測問題。
[0054]利用視頻攝像技術(shù)與自然伽瑪探測技術(shù)相結(jié)合的方式可以基本解決井下鉆孔探測問題。它是在利用自然伽瑪、鉆孔孔斜數(shù)據(jù)來定量劃分巖層厚度、區(qū)分主要巖性(砂巖類、泥巖類)結(jié)合視頻攝像技術(shù)的可視化、直觀性來共同實(shí)現(xiàn)巖層巖性的定量識別。
[0055]進(jìn)一步的，所提供的礦山井下鉆孔探測儀，可以采用“存儲式”(在采集數(shù)據(jù)時儀器不對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和顯示，數(shù)據(jù)在采集完成后另有專門程序處理)、“直讀式”(儀器同時具備采集和處理原始數(shù)據(jù)功能，在現(xiàn)場能看到結(jié)果)或二者混合模式。
[0056]圖1所示給出的系統(tǒng)圖是“存儲式”的，所以礦山井下鉆孔探測儀還包括有與深度計量與存儲控制模塊相連接的數(shù)據(jù)處理模塊，通過數(shù)據(jù)存儲單元對視頻數(shù)據(jù)、自然伽瑪、鉆孔方位角、傾斜角數(shù)據(jù)下載，并進(jìn)行處理。
[0057]具體的，鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊:集成電子攝像單元、自然伽瑪單元、孔斜測量單元、傳輸與控制單元、電源單元(可選，可以與深度計量與存儲控制模塊共用電源)，將其放置在一個直徑足以進(jìn)入礦山井下鉆孔的金屬外殼探頭(探測錨索孔的探頭直徑一般小于26_)中，用于完成對鉆孔井壁視頻、數(shù)字照片、孔斜數(shù)據(jù)及地層自然伽瑪數(shù)據(jù)的采集。此模塊進(jìn)一步說明如下:
[0058]I)探頭直徑一般小于25mm，以便可以順利進(jìn)出；
[0059]2)攝像單元可以采用垂向、側(cè)向兩路設(shè)計(至少一路垂向視頻)。垂向視頻可以全方位觀測井壁巖性情況，反映“井徑”變化。采集數(shù)據(jù)可以集中存儲到一個存儲器或分別存儲。如果采用“直讀式”或復(fù)合設(shè)計，在探頭中可以只安裝攝像頭，攝像與顯示控制電路可以放置到深度計量與存儲控制模塊中。
[0060]3)自然伽瑪單元用于采集地層自然伽瑪放射性數(shù)據(jù)。與傳輸與控制單元相連接，采集數(shù)據(jù)可以單獨(dú)存儲也可與上述視頻數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲。
[0061]4)孔斜測量單元用于連續(xù)或分段采集鉆孔的方位角、傾斜角。
[0062]5)傳輸與控制單元讀取攝像單元的影像數(shù)據(jù)、自然伽瑪單元調(diào)理數(shù)據(jù)及孔斜測量單元所測量到的方位角與傾角調(diào)理數(shù)據(jù)，獲得視頻、自然伽瑪數(shù)據(jù)、方位角、仰俯角和側(cè)滾角，并發(fā)送至深度計量與存儲控制單元，在需要時保存；用于對整個探頭操作的電路控制，如總電源開關(guān)、數(shù)據(jù)采集、調(diào)理、傳輸?shù)取?br> [0063]6)電源模塊負(fù)責(zé)給探頭部分的電路供電，電源也可以深度計量與存儲控制模塊中共享，通過連接線纜為探頭供電。
[0064]深度計量與存儲控制模塊:使用成熟的深度數(shù)據(jù)采集技術(shù)(如光電旋轉(zhuǎn)編碼器)完成時間與深度同步數(shù)據(jù)的采集；完成對鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊的數(shù)據(jù)存儲；完成視頻數(shù)據(jù)的顯示；儀器的工作狀態(tài)控制；儀器的供電等；包括深度計量單元、顯示單元、數(shù)據(jù)存儲單元、控制電路單元、電源單元；
[0065]所述深度計量單元，采用光電編碼器，連續(xù)計量線纜長度，獲取鉆孔探測深度數(shù)據(jù)；所述顯示單元與控制電路單元相連，包括液晶顯示屏、數(shù)碼管(可選)、顯示驅(qū)動電路，用于顯示鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊攝像單元的視頻數(shù)據(jù)，還可以同時顯示鉆孔深度、孔斜方位、傾斜數(shù)據(jù)，數(shù)碼管用于顯示深度數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)存儲單元用于存儲視頻、自然伽瑪、方位角、傾斜角的數(shù)據(jù)；控制電路單元，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)開啟、工作、停止、數(shù)據(jù)存儲的控制；所述電源單元完成對所述深度計量與存儲控制模塊、鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊的供電。
[0066]數(shù)據(jù)處理模塊:完成視頻、數(shù)字照片、自然伽瑪原始數(shù)據(jù)的收集、孔斜測量數(shù)據(jù)的收集并與深度數(shù)據(jù)同步，計算砂泥比，在此基礎(chǔ)上根據(jù)完成巖層巖性識別與厚度定量劃分，輸出鉆孔巖性柱狀圖、孔斜剖面圖、孔斜平面圖等功能。
[0067]所述鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊與深度計量與存儲控制模塊間采用傳輸線纜連接、探頭設(shè)有用于人工推送鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊的金屬推送桿。推送桿直徑一般不超過20_，每節(jié)長度以10mm為適宜，采用兩端采用絲扣或其他方式相連。
[0068]如圖2所示，本實(shí)用新型對鉆孔探測，包括如下步驟:
[0069]I)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集:連接與推送模塊4將鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊I (即儀器探頭)按照基本均勻的速度送入鉆孔中，按照設(shè)定的同步采集時間設(shè)置，同步開啟深度計量與存儲控制模塊2，完成從孔口到孔底全部鉆孔深度的垂向視頻、側(cè)向視頻/照片、自然伽瑪及深度數(shù)據(jù)采集；采集數(shù)據(jù)可以集中存儲到一個存儲單元，或分別進(jìn)行存儲。
[0070]2)數(shù)據(jù)初步處理:對采集的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)處理模塊3進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，需要處理的數(shù)據(jù)包括深度同步數(shù)據(jù)、側(cè)向/垂向視頻、側(cè)向數(shù)字照片、自然伽瑪、孔斜方位角、傾角等。處理內(nèi)容包括:利用深度數(shù)據(jù)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行深度時間同步(在測井技術(shù)中常稱之為“數(shù)據(jù)刻度”)，使視頻、照片、自然伽瑪、孔斜數(shù)據(jù)與深度時間有精確的對應(yīng)關(guān)系，視頻、照片必要時進(jìn)行適當(dāng)剪輯。
[0071]3)巖性與分層厚度確定:對上述處理完畢的數(shù)據(jù)首先利用自然伽瑪結(jié)合孔斜數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，繪制自然伽瑪、“砂泥比”曲線，利用自然伽瑪、“砂泥比”曲線并結(jié)合視頻進(jìn)行綜合判別，繪制出巖性柱狀剖面。巖性與分層厚度判讀過程如下:(I)利用自然伽瑪、“砂泥比”曲線，劃分出地層分層并初步判斷其巖性，對每一個分層同步播放等深度的垂向、側(cè)向視頻(照片)，同時利用垂向視頻“井徑”變化，結(jié)合曲線特征，驗(yàn)證分層巖性正確性，在確定巖性正確判斷后，確定其厚度。(2)對上述判斷完成的分層厚度，按照比例尺(如1:200/1:500)繪制鉆孔巖性柱狀。(3)如有需要將巖性柱狀輸出成圖片(位圖、jpg)保存或輸出CAD格式。(4)根據(jù)孔斜數(shù)據(jù)，繪制生成孔斜剖面圖、孔斜平面圖，如有需要可以輸出成圖片(位圖、jpg、PNG)保存或輸出CAD格式。
[0072]以上所述僅為本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，不是全部或唯一的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本實(shí)用新型說明書而對本實(shí)用新型技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種礦山井下鉆孔探測儀，其特征在于，包括通過傳輸線纜連接的鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊和深度計量與存儲控制模塊； 所述的鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊，包括探頭及設(shè)置于探頭內(nèi)的攝像單元、孔斜測量單元和傳輸與控制單元；攝像單元、孔斜測量單元分別與傳輸與控制單元相連接，分別將其所采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至傳輸與控制單元，由傳輸與控制單元發(fā)送至深度計量與存儲控制模塊；傳輸與控制單元上還設(shè)有對攝像單元、孔斜測量單元進(jìn)行操作的控制件； 所述的深度計量與存儲控制模塊，包括深度計量單元、顯示單元、數(shù)據(jù)存儲單元、控制電路單元和電源單元；所述深度計量單元，計量傳輸線纜的延伸長度，獲取鉆孔探測深度相關(guān)數(shù)據(jù)；所述顯示單元與控制電路單元相連，采集并顯示傳輸與控制單元發(fā)送的測量數(shù)據(jù)或視頻數(shù)據(jù)；所述的數(shù)據(jù)存儲單元與控制電路單元相連，并設(shè)有數(shù)據(jù)導(dǎo)出接口。
2.如權(quán)利要求1所述的礦山井下鉆孔探測儀，其特征在于，所述的攝像單元包括設(shè)置于探頭頂部的垂向攝像頭和/或設(shè)置于探頭側(cè)壁的側(cè)向攝像頭，垂向攝像頭、側(cè)向攝像頭中均設(shè)有LED光源； 攝像單元將其采集的視頻數(shù)據(jù)，經(jīng)傳輸與控制單元發(fā)送給顯示單元和數(shù)據(jù)存儲單元，分別進(jìn)行顯示和存儲。
3.如權(quán)利要求1所述的礦山井下鉆孔探測儀，其特征在于，所述的孔斜測量單元，測量鉆孔的方位角、傾斜角，包括磁傳感器、加速度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器及數(shù)據(jù)調(diào)理電路； 孔斜測量單元將其采集的鉆孔的方位角、傾斜角數(shù)據(jù)，經(jīng)傳輸與控制單元發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲單元，分別進(jìn)行顯示和存儲。
4.如權(quán)利要求1所述的礦山井下鉆孔探測儀，其特征在于，所述的探頭內(nèi)還設(shè)有采集地層自然伽瑪數(shù)據(jù)的自然伽瑪單元，包括晶體、光電倍增管、高壓模塊及數(shù)據(jù)調(diào)理電路；自然伽瑪單元與傳輸與控制單元相連接，將其所采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至傳輸與控制單元，由傳輸與控制單元發(fā)送至深度計量與存儲控制模塊，分別進(jìn)行顯示和存儲。
5.如權(quán)利要求1所述的礦山井下鉆孔探測儀，其特征在于，所述的攝像單元位于探頭的最前端，傳輸與控制單元位于探頭的最后端。
6.如權(quán)利要求1所述的礦山井下鉆孔探測儀，其特征在于，所述的深度計量單元采用光電編碼器，連續(xù)計量線纜長度，獲取鉆孔探測深度相關(guān)數(shù)據(jù)； 深度計量單元將采集的深度相關(guān)數(shù)據(jù)，發(fā)送給顯示單元和數(shù)據(jù)存儲單元，分別進(jìn)行顯示和存儲。
7.如權(quán)利要求1所述的礦山井下鉆孔探測儀，其特征在于，所述的顯示單元包括液晶顯示屏和/或數(shù)碼管，以及顯示驅(qū)動電路；液晶顯示屏顯示視頻數(shù)據(jù)和/或鉆孔深度、孔斜方位、傾斜數(shù)據(jù)，數(shù)碼管用于顯示深度數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求1所述的礦山井下鉆孔探測儀，其特征在于，所述電源單元與控制電路單元相連，對深度計量與存儲控制模塊和/或鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊供電； 所述的控制電路單元，對鉆孔數(shù)據(jù)采集模塊與深度計量與存儲控制模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸、深度計量單元、顯示單元、數(shù)據(jù)存儲單元、控制電路單元和電源單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與控制。
9.如權(quán)利要求1所述的礦山井下鉆孔探測儀，其特征在于，所述的探頭后端還設(shè)有金屬推送桿。
【文檔編號】E21B47/12GK204041056SQ201320674663
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】馬慶勛 申請人:西安科技大學(xué)