CN112360445A - 一种利用视频监控修正岩溶区钻探地层情况的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用视频监控修正岩溶区钻探地层情况的方法，钻机基台开设主钻孔，由钻具、钻杆和立轴依次组装构成钻探机构沿主钻孔向地层钻探；在钻机侧方设置监控装置，对钻探过程和钻探过程中提取的芯样特征进行对应记录，使监控装置记录的影像中具有特征的芯样与其提取顺序建立对应关系，以影像记录的芯样提取顺序核验及修正现场勘探时芯样的编录顺序。通过监控装置记录钻探过程，并将每一份钻探过程中提取出的芯样特征同步记录，在影像中建立芯样与钻探步骤的对照关系。可参照影像对芯样编录进行核验及修正。

Description

一种利用视频监控修正岩溶区钻探地层情况的方法
技术领域
本发明属于工程地质勘探领域，尤其涉及一种利用视频监控修正岩溶区钻探地层情况的方法。
背景技术
地质结构复杂多变，在进行工程建设时，需对施工地点的地质结构进行勘探。尤其对岩溶区进行勘探时，由于其复杂的地下岩溶分布，使提取的芯样无规律，易发生编号混乱、芯样与数据对应错误的问题，导致钻探结果与实际地层存在差异，对地质勘探的精准度造成较大影响。受限于现有取芯技术的局限，一旦芯样与数据对应错误，很难进行核验和修正。因此亟需一种具备修正功能的地质勘探方法。
发明内容
本发明的目的在于，一种利用视频监控修正岩溶区钻探地层情况的方法，采用监控记录的方式，将钻探过程完整记录，并对每一段提取的芯样进行特征记录，以便于核验、修正时进行对照。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种利用视频监控修正岩溶区钻探地层情况的方法，钻机基台开设主钻孔，由钻具、钻杆和立轴依次组装构成钻探机构沿主钻孔向地层钻探；在钻机侧方设置监控装置，对钻探过程和钻探过程中提取的芯样特征进行对应记录，使监控装置记录的影像中具有特征的芯样与其提取顺序建立对应关系，以影像记录的芯样提取顺序核验及修正现场勘探时芯样的编录顺序。
通过上述方案，本发明至少得到以下技术效果：
将监控装置设置在钻机的侧方，拍摄范围覆盖钻探机构，将钻机的整个钻探过程完整拍摄记录。同时，钻探过程中提取出的芯样也通过监控装置进行特征记录。拍摄芯样特征时，可选定某一固定区域进行详细纹路的拍摄记录，也可将完整的芯样整体拍摄记录。记录的芯样特征越多，越有利于后续核验、修正时的对照工作。
通过记录芯样特征，将钻探过程中每一份提取出的芯样均与钻探过程以监控装置拍摄的影像建立联系。在影像中按钻探步骤对芯样进行编录。核验时，将监控装置拍摄的影像按顺序播放，逐个核对现场勘探时编录的芯样与影像中芯样提取顺序是否一致。若一致，则核验现场勘探结果无误。若不一致，则可对照影像中芯样的特征找出对应的实体芯样进行重新排列。
优选的，所述钻机还包括机架，所述机架与基台固定连接，所述钻探机构安装于机架上表面自上至下地标识有刻度；用于标识立轴下降高度判断实时钻深，还可用于记录出现钻探机构发生异常时的区间长度。
优选的，所述钻机采用单管钻机，以泥浆循环配合回旋转进的方式运行。
优选的，所述钻机还包括取样筒；所述取样筒包括筒体和开设于筒壁上的观察窗，用于承装提取出的芯样并可从观察窗观察其特征，避免芯样碎裂无法留存。
优选的，所述主钻孔直径为125-127mm。
优选的，所述钻探机构钻入地层的钻探孔大于或等于108mm。
优选的，所述钻具在岩层内的钻探孔径大于或等于91mm。
优选的，所述监控装置包括高度可调的三脚架和安装于三脚架上的摄像头。
优选的，所述摄像头配备有无线通信模块，其通过网络与显示设备通信连接。
优选的，所述摄像头内置存储器，用于长期存储数据。
本发明的有益效果为：通过监控装置记录钻探过程，并将每一份钻探过程中提取出的芯样特征同步记录，在影像中建立芯样与钻探步骤的对照关系。可参照影像对芯样编录进行核验及修正。特别是，监控装置还可记录钻探过程中钻探机构出现的特殊状态，可根据这些特殊状态佐证地层情况，更有利于分辨该钻探步骤时提取出的芯样，增强芯样与钻探步骤之间的联系，减少失误。
附图说明
图1为本发明在一实施例中提供的钻机和监控装置结构示意图。
图2为本发明在一实施例中提供的取样筒结构示意图。
图例：
1钻机；2监控装置；3芯样；4取样筒；
11基台；12钻探机构；13机架
21三脚架；22摄像头；
41筒体；42观察窗；
111主钻孔；
121钻具；122钻杆；123立轴；
131刻度；
221无线通信模块；222存储器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
如图1所示，一种利于视频监控修正岩溶区钻探地层情况的方法，在钻机1的基础上增加了监控装置2，在钻探方法的基础上增加了监控记录过程，将钻探全过程进行记录，同时记录每一个提取芯样3的步骤中所取出芯样3的特征，使带有特征的芯样3与钻探步骤建立对应关系，便于核验及修正。
钻机1的结构包括基台11和安装于基台11上的钻探机构12；
钻探机构12由钻具121、钻杆122和立轴123构成；钻具121带有金刚石钻头和取芯管，采用泥浆循环和回旋转进的方式运行，推动金刚石钻头高速旋转，将岩面切割呈柱状推送进取芯管内。完成一次钻探步骤后，立轴123与钻杆122作用将钻具121收回，取出芯样3，再进行下一回次的钻探步骤。
基台11稳固设立于地质勘探的预定区域地面上，在基台11上开设主钻孔111，便于钻探机构12伸入地下。其中主钻孔111的直径为125-127mm，钻入地层的钻探孔大于或等于108mm，钻具121在岩层内的钻探孔径大于或等于91mm。岩层内的钻探孔径较大可确保钻具121从其中切割、提取出的芯样3表面积更大，具有更多的特征便于区分，同时还可避免因构成芯样3的岩层结构强度不高而碎裂发育、带有溶蚀区域等问题而被金刚石钻头搅碎，影响地层判别。钻入地层的钻探孔尺寸与主钻孔111尺寸均为根据钻机1型号或钻具121型号选取的适配尺寸。
监控装置2为摄像头22与三脚架21的组合结构；三脚架21的高度可调，也可改变架设位置，以调节摄像头22的拍摄高度和拍摄范围。能够记录钻探过程，并可对应记录该钻探步骤中提取出的芯样3特征即可实现校验及修正的效果。
为便于将该技术与信息化时代接轨，摄像头22装备无线通信模块221，使监控装置2获取的影响资料可及时通过无线通信技术传递至不在现场的专业人员所持显示设备上，便于多方共同参与分析，提升地质勘探工作的质量。同时还配备存储器222，可将记录的影像信息长久保存，避免资料遗失或因占用摄像头22内存空间而被覆盖。
钻机1还包括机架13，机架13安装于基台11上，用于支撑钻探机构12并保持钻探机构12的位置稳定。在机架13上表示刻度131，刻度131分为主刻度131和副刻度131，主刻度131线之间的距离为100cm，副刻度131线之间的距离为50cm。该刻度131与监控装置2配合使用。监控装置2的拍摄范围覆盖刻度131一并记录在影像中。该刻度131可以确定钻探机构12上一回次拔出过程中钻具121、钻杆122和立轴123的总长度，以确定本回次钻进起始深度。还可以根据本回次钻进时立轴123下降的高度判断实时钻进孔深。当钻探机构12出现掉钻、跳转等特殊情况时，可以直接读出该特殊段的区间长度。
当钻具121钻探至岩溶、裂隙发育段时，可根据影像中拍摄钻探机构12表现出的钻杆122进尺快慢、是否掉钻、是否跳动、有无返浆及返浆颜色等现象，对比提取的芯样3，判断实际岩溶发育处的具***置，分析存在溶洞的大小及填充情况。
具体现象及其分析原理为：
若钻杆122进尺突然增加，则可能遇到溶洞或软弱夹层，钻进界面由硬到软，导致进尺突然增加；
若钻杆122突然掉落，则可能遇到无充填或少量充填溶洞，钻杆122在重力作用下突然下落；
若钻杆122出现跳动，则可能是遇到溶蚀发育区，不均匀的岩面导致钻头受力不均出现跳动；
若钻进过程泥浆不循环，没有向外返出，说明下面裂隙比较发育或岩层破碎，导致浆液外流；
若返出浆液颜色与原浆液颜色不一致，说明下部存在黏土充填溶洞或软弱夹层。
值得一提的是，根据以上现象结合机架13上的刻度131判断出现异常的位置及相应长度，可分析产生异常的原因，定义出与之匹配的地层情况。
如图2所示，为避免钻探过程中钻具121进入岩溶、裂隙发育段等特殊区域采集到易碎的芯样3，从取芯管内提取时破碎。该方法配备了取样筒4，利用取样筒4与取芯管连通，使芯样3滑入取样筒4内。即使芯样3为破碎状态，也可保证其原本层级关系不变。减小芯样3破碎而产生的误差。装进取样筒4内的芯样3可以随取样筒4一并取、放、存储及拍摄记录，为便于对芯样3进行特征拍摄，取样筒4整体采用透明材质构成，或取样筒4开设观察窗42，观察窗42以透明材质密封，均可实现保持芯样3形态的前提下，进行移动和拍摄的效果。
以上实施方式中的各种技术特征可以任意进行组合，只要特征之间的组合不存在冲突或矛盾即可，但是限于篇幅，未进行一一描述。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变动。

Claims (10)

1.一种利用视频监控修正岩溶区钻探地层情况的方法，其特征在于，钻机基台开设主钻孔，由钻具、钻杆和立轴依次组装构成钻探机构沿主钻孔向地层钻探；在钻机侧方设置监控装置，对钻探过程和钻探过程中提取的芯样特征进行对应记录，使监控装置记录的影像中具有特征的芯样与其提取顺序建立对应关系，以影像记录的芯样提取顺序核验及修正现场勘探时芯样的编录顺序。
2.根据权利要求1所述利用视频监控修正岩溶区钻探地层情况的方法，其特征在于，所述钻机还包括机架，所述机架与基台固定连接，所述钻探机构安装于机架上表面自上至下地标识有刻度；用于标识立轴下降高度判断实时钻深，还可用于记录出现钻探机构发生异常时的区间长度。
3.根据权利要求1所述利用视频监控修正岩溶区钻探地层情况的方法，其特征在于，所述钻机采用单管钻机，以泥浆循环配合回旋转进的方式运行。
4.根据权利要求1所述利用视频监控修正岩溶区钻探地层情况的方法，其特征在于，所述钻机还包括取样筒；所述取样筒包括筒体和开设于筒壁上的观察窗，用于承装提取出的芯样并可从观察窗观察其特征，避免芯样碎裂无法留存。
5.根据权利要求1所述利用视频监控修正岩溶区钻探地层情况的方法，其特征在于，所述主钻孔直径为125-127mm。
6.根据权利要求1所述利用视频监控修正岩溶区钻探地层情况的方法，其特征在于，所述钻探机构钻入地层的钻探孔大于或等于108mm。
7.根据权利要求1所述利用视频监控修正岩溶区钻探地层情况的方法，其特征在于，所述钻具在岩层内的钻探孔径大于或等于91mm。
8.根据权利要求1所述利用视频监控修正岩溶区钻探地层情况的方法，其特征在于，所述监控装置包括高度可调的三脚架和安装于三脚架上的摄像头。
9.根据权利要求8所述利用视频监控修正岩溶区钻探地层情况的方法，其特征在于，所述摄像头配备有无线通信模块，其通过网络与显示设备通信连接。
10.根据权利要求9所述利用视频监控修正岩溶区钻探地层情况的方法，其特征在于，所述摄像头内置存储器，用于长期存储数据。
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