本發(fā)明涉及鉆孔電視成像儀。

背景技術(shù)：

鉆孔電視成像儀作為一種輔助勘察手段，在煤炭開采及一些地下工程中被廣泛使用，它通過攝像頭采集鉆孔孔壁全景圖像，以使工程技術(shù)人員能獲取地層的巖性種類、巖層厚度、裂隙發(fā)育情況等信息。

裂隙發(fā)育情況是評價巖層力學(xué)性能好壞的重要指標(biāo)，準(zhǔn)確測量出裂隙方位與開度十分重要。就目前使用的鉆孔電視成像儀來說，受到其攝像頭結(jié)構(gòu)的限制，只能通過鉆孔攝像頭觀察到孔壁巖石的全貌，而無法定量確定鉆孔內(nèi)裂隙的寬度、離層的寬度等一些構(gòu)造節(jié)理信息，工程技術(shù)人員只能根據(jù)經(jīng)驗來評價鉆孔內(nèi)的裂隙發(fā)育情況以及離層寬度大小等信息，這種方式顯然存在較大誤差，無法滿足要求。

針對上述問題，人們發(fā)明了一種鉆孔電視三維成像儀，這種成像儀利用內(nèi)置的后處理軟件可以將環(huán)形孔壁圖像拼接展開成平面圖像。使用這種鉆孔電視三維成像儀的關(guān)鍵是推進速度要均勻，如果攝像頭的推進速度不勻速，展開的圖像會有重疊或者不清晰，無法獲得有效信息。而一些煤炭開采中的超前鉆孔探測等工程中，由于工作條件較差，很難保證攝像頭的勻速推進，給探測工作造成很大的不便。所以，這種鉆孔電視三維成像儀在煤炭開采中的超前鉆孔探測等工程中操作起來比較困難，效率較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有鉆孔電視三維成像儀在超前鉆孔探測等工程中，因推進速度很難勻速，從而使操作起來比較困難，效率較低的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供一種鉆孔電視成像儀配套的裂隙測量裝置，用以定量探測鉆孔的裂隙發(fā)育情況，為判斷巖層移動情況提供有效依據(jù)。

本發(fā)明同時提供利用這種裝置的使用方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種鉆孔電視成像儀配套的裂隙測量裝置，其特征在于，它包括：豎向的外筒和內(nèi)筒以及電源控制箱；其中：

所述外筒是透明的外筒，外筒筒腔的上部設(shè)有反光鏡片，反光鏡片的鏡面與外筒軸線夾角為45度，通過反光鏡片能反射到透過外筒觀測到的孔壁景像；反光鏡片所處的高度對面的外筒內(nèi)壁上設(shè)有刻度，刻度線上再間隔設(shè)置上半透明對比條紋，半透明對比條紋寬度依次遞進，直到布滿反光鏡片所處的對面高度；外筒下部的筒壁內(nèi)設(shè)有環(huán)向均勻分布的八個電磁鐵，所有電磁鐵線圈并聯(lián)，并聯(lián)后的兩接頭分別連接在兩個金屬鍵上；外筒下部內(nèi)壁上設(shè)有兩個對稱的軸向的外筒導(dǎo)槽；兩個金屬鍵分別安裝在兩個對稱的外筒導(dǎo)槽中；

所述的內(nèi)筒為變徑的內(nèi)筒，內(nèi)筒上部外徑與外筒內(nèi)徑匹配，下部外徑與外筒外徑一致，內(nèi)筒上部安裝在外筒中且處于反光鏡片以下部位，內(nèi)筒外壁上設(shè)有與外筒導(dǎo)槽對應(yīng)的內(nèi)筒導(dǎo)槽，使上述安裝在外筒導(dǎo)槽中的兩個金屬鍵也同時安裝在內(nèi)筒導(dǎo)槽中，金屬鍵既限制內(nèi)筒和外筒相互轉(zhuǎn)動，又不影響內(nèi)筒在外筒內(nèi)沿軸向滑動；內(nèi)筒腔用來安裝鉆孔電視成像儀的攝像頭；內(nèi)筒下部的筒壁內(nèi)設(shè)有與外筒電磁鐵對應(yīng)的八個內(nèi)筒電磁鐵，所有電磁鐵的線圈兩接頭也并聯(lián)在上述的兩個金屬鍵上；當(dāng)內(nèi)筒和外筒電磁鐵磁性相同/相反時，內(nèi)筒攜帶攝像頭在外筒內(nèi)上/下移動；

所述的電源控制箱是在箱體內(nèi)設(shè)有蓄電池、精確控制電流大小和方向的電流控制元件，電流控制元件的輸出兩極通過電開關(guān)和導(dǎo)線與上述的兩個金屬鍵電相連。

進一步，所述的內(nèi)筒上設(shè)有用于固定鉆孔電視成像儀攝像頭的若干螺絲釘。

進一步，為了使攝像頭清楚觀察到孔壁情況，所述的外筒為防霧透明材料。

進一步，為了保護反光鏡片，在反光鏡片后面的空間內(nèi)充滿密實體。

本發(fā)明的裂隙測量裝置使用方法，包括以下步驟：

第一步，鉆孔探測時，首先使用鉆孔成像儀對鉆孔進行初次探測，并記錄下鉆孔裂隙破裂情況的深度位置；

第二步，然后，將攝像頭固定于內(nèi)筒上，對鉆孔進行二次探測；開始探測前，打開電源控制箱的電開關(guān)，調(diào)節(jié)電流大小和方向，使攝像頭距離反光鏡片的距離達到最大；

第三步，將本發(fā)明的裂隙測量裝置隨著攝像頭逐步下放到鉆孔中的探測深度位置，在下放過程中，當(dāng)觀測到鉆孔壁裂縫時，操作電開關(guān)，調(diào)節(jié)攝像頭和反光鏡片的距離，直至達到最佳攝像效果，進行錄像，將外筒內(nèi)壁上的刻度和對比條紋記錄下來；記錄完一處裂隙破裂情況后調(diào)節(jié)電流，使內(nèi)筒和外筒相對移動，使反光鏡片距離與攝像頭前端距離達到最大，然后找到下一處裂隙重復(fù)上述操作，直至將鉆孔壁上的所有鉆孔裂隙破裂情況記錄完畢；

第四步，通過分析錄像結(jié)果，實現(xiàn)對拍攝裂縫寬度進行定量測量；

分析時，結(jié)合外部套筒內(nèi)壁上的刻度和對比條紋對裂縫進行定量分析，具體方法是：

當(dāng)所測裂縫和鉆孔軸向夾角較大時，這時裂縫和刻度方向基本平行，通過刻度線直接讀出裂縫寬度；

當(dāng)裂縫和鉆孔軸向夾角較小時，此時，不易直接使用刻度進行度量，采用對比條紋進行確定，選擇與裂縫最為接近的對比條紋的寬度為所探測裂縫的寬度，若單個對比條紋的寬度達不到所探測的裂縫的寬度，可將多個對比條紋結(jié)合起來判定裂縫的寬度。

本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果是：

1、本發(fā)明利用反光鏡原理，和現(xiàn)有鉆孔電視成像儀配套使用，不但全程拍攝了鉆孔壁上所有鉆孔裂隙及離層等破裂情況，而且在處理分析錄像結(jié)果時，不用像現(xiàn)有技術(shù)那樣需要轉(zhuǎn)換成平面圖像，而是將拍攝到的裂隙與對比條紋或刻度直接比較從而得到裂隙寬度，所以不存在錄像時需要勻速推進的苛刻條件。

2、本裝置配套現(xiàn)有的鉆孔電視成像儀使用，不用對現(xiàn)有的儀器進行改動，大大降低了使用成本；整個裝置的設(shè)計精密，操作簡單，配套現(xiàn)有鉆孔電視成像儀使用時不影響現(xiàn)有的觀察、錄像功能。采用簡單的光學(xué)原理，使平行于攝像頭軸向的孔壁景像垂直入射攝像頭，改善了觀測效果，并實現(xiàn)了對孔壁裂隙及離層寬度的定量描述。

3、利用本發(fā)明方法同樣可以定量測量離層寬度，測量時，可將多個對比條紋結(jié)合起來判定離層寬度。

附圖說明

圖1為實施例整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是內(nèi)筒結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2的A-A截面示意圖；

圖4是外筒結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4的B-B截面示意圖；

圖6是光學(xué)原理圖；

圖7是刻度與對比條紋布置圖。

圖中：1-攝像頭，2-外筒電磁鐵，3-螺絲釘，4-導(dǎo)線，5-外筒導(dǎo)槽，6-內(nèi)筒導(dǎo)槽，7-蓄電池，8-電流控制元件，9-電開關(guān)，10-金屬鍵，11-內(nèi)筒電磁鐵，12-箱體，13-刻度，14-對比條紋，15-反光鏡片，16-鉆孔壁，17-外筒，18-內(nèi)筒，19-實體物，α為所測裂縫和鉆孔的軸向夾角。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明中的一個實施例作進一步的描述：

如圖1所示，一種與鉆孔電視成像儀配套的裂隙測量裝置，包括：外筒17、內(nèi)筒18和電源控制箱；

所述外筒17構(gòu)造如圖4、圖5所示，它是透明的外筒，外筒17腔的上部設(shè)有反光鏡片15，反光鏡片15的鏡面與外筒17軸線夾角為45度，通過反光鏡片15能反射到透過外筒17觀測到的孔壁景像；反光鏡片15所處的高度對面的筒壁上設(shè)有刻度13，刻度13上每間隔一毫米設(shè)置上半透明對比條紋14，半透明對比條紋14寬度從一毫米開始依次遞進，每次遞進一毫米，從而對比條紋寬度依次為一毫米、二毫米、三毫米…..以此類推，布置情況見圖7，圖7中示出了毫米刻度13共有五十條線，毫米刻度13上共布置八個對比條紋14，第八個對比條紋最寬達八毫米；外筒17腔下部的筒壁內(nèi)設(shè)有環(huán)向均勻分布的八個外筒電磁鐵2，所有電磁鐵12的線圈并聯(lián)，并聯(lián)后的兩接頭分別連接在兩個金屬鍵10上；外筒17下部內(nèi)壁上設(shè)有兩個對稱的軸向的外筒導(dǎo)槽5；兩個金屬鍵10分別安裝在兩個對稱的外筒導(dǎo)槽5中；

所述的內(nèi)筒18構(gòu)造如圖2、圖3所示，它為變徑的內(nèi)筒，內(nèi)筒18上部外徑與外筒17內(nèi)徑匹配，下部外徑與外筒17外徑一致，內(nèi)筒18上部安裝在外筒17中且處于反光鏡片15以下部位，內(nèi)筒18外壁上設(shè)有與外筒導(dǎo)槽5對應(yīng)的內(nèi)筒導(dǎo)槽6，使上述兩個金屬鍵10也同時安裝在內(nèi)筒導(dǎo)槽中6，金屬鍵10即限制內(nèi)筒18和外筒17相互轉(zhuǎn)動，但又不影響內(nèi)筒18在外筒17內(nèi)沿軸向滑動；內(nèi)筒18腔用來安裝鉆孔電視成像儀的攝像頭1；內(nèi)筒18下部的筒壁內(nèi)設(shè)有與外筒電磁鐵2對應(yīng)的八個內(nèi)筒電磁鐵11，所有內(nèi)筒電磁鐵11的線圈兩接頭也并聯(lián)在上述的兩個金屬鍵10上；當(dāng)內(nèi)筒18和外筒17的電磁鐵磁性相同/相反時，內(nèi)筒18攜帶攝像頭1在外筒17內(nèi)上/下移動；

所述的電源控制箱是在箱體12內(nèi)設(shè)有蓄電池7以及精確控制電流大小和方向的電流控制元件8，電流控制元件8的輸出兩極通過電開關(guān)9和導(dǎo)線4與上述的兩個金屬鍵10電相連。

進一步，所述的內(nèi)筒18上設(shè)有用于固定鉆孔電視成像儀攝像頭1的若干螺絲釘3。

進一步，為了使攝像頭1清楚觀察到鉆孔壁16情況，所述的外筒17為防霧透明材料。

進一步，為了保護反光鏡片15，在反光鏡片15后面的空間內(nèi)充滿密實體物19。

本發(fā)明的裂隙測量裝置使用方法，包括以下步驟：

第一步，鉆孔探測時，首先使用鉆孔成像儀的攝像頭1對鉆孔進行初次探測，并記錄下鉆孔裂隙破裂情況的深度位置。

第二步，然后，將攝像頭1固定于內(nèi)筒18上，對鉆孔進行二次探測；開始探測前，打開電源控制箱的電開關(guān)，調(diào)節(jié)電流大小和方向，使攝像頭1距離反光鏡片15的距離達到最大；

第三步，將本發(fā)明的裂隙測量裝置隨著攝像頭1逐步下放到鉆孔中的探測深度位置，在下放過程中，當(dāng)觀測到鉆孔壁裂縫時，操作電開關(guān)，調(diào)節(jié)攝像頭1和反光鏡片15的距離，直至達到最佳攝像效果，進行錄像，將外筒17內(nèi)壁上的刻度和對比條紋完整記錄下來；記錄完一處裂隙破裂情況后調(diào)節(jié)電流，使內(nèi)筒18和外筒17相對移動，使反光鏡片15距離與攝像頭1前端距離達到最大，然后找到下一處裂隙重復(fù)上述操作，直至將鉆孔壁上的所有鉆孔裂隙破裂情況記錄完畢；

第四步，通過分析錄像結(jié)果，實現(xiàn)對拍攝裂縫寬度進行定量測量；測量光學(xué)原理如圖6所示；

分析時，結(jié)合外筒17內(nèi)壁上的刻度和對比條紋對裂縫進行定量分析，具體方法是：

當(dāng)所測裂縫和鉆孔軸向夾角α較大時，這時裂縫和刻度方向基本平行，通過刻度線直接讀出裂縫寬度；

當(dāng)所測裂縫和鉆孔軸向夾角α較小時，此時，不易直接使用刻度進行度量，采用對比條紋進行確定，選擇與裂縫最為接近的對比條紋的寬度為所探測裂縫的寬度，若單個對比條紋的寬度達不到所探測的裂縫的寬度，可將多個對比條紋結(jié)合起來判定裂縫的寬度。