CN203441479U

CN203441479U - 钻孔地质状况综合勘测装置

Info

Publication number: CN203441479U
Application number: CN201320330841.XU
Authority: CN
Inventors: 冯晓利
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-06-08
Filing date: 2013-06-08
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2023-06-08

Abstract

本实用新型涉及地质勘探领域，尤其是涉及一种钻孔地质状况综合勘测装置，该勘测装置包括电子窥镜和输送杆,所述电子窥镜连接在所述输送杆的下部,所述电子窥镜通过电缆与便携式计算机连接；所述输送杆末端装有发射天线阵，其中段装有多通道接收机，雷达回波电缆两端分别连接所述多通道接收机和所述便携式计算机，所述多通道接收机与所述接收天线阵对应相连，所述便携式计算机与所述多通道接收机相连。本实用新型探地雷达采用了将钻孔窥视仪与探地雷达相结合的方式，将探地雷达天线获取的钻孔周围全部垂直剖面的透视图，生成钻孔周围三维透视图像，与钻孔窥视仪采集到的钻孔壁图像通过软件合成，构建出巷道围岩地质状况的三维立体模型，有助于准确判断地质情况。

Description

钻孔地质状况综合勘测装置

技术领域

本实用新型涉及地质勘探领域，尤其是涉及一种钻孔地质状况综合勘测装置。

背景技术

巷道围岩内存在内应力，是其区别于其他工程材料的重要特点。其地应力的太小和方向显著影响着巷道的变形和破坏特征。采矿工程科学合理地开挖、设计和施工，特别是巷道布置和锚杆支护设计，都离不开对巷道围岩地应力状况的充分了解。

地应力测量分为直接测量和间接测量。直接测量是由测量仪器直接测量和记录各种应力量，如补偿应力、恢复应力、平衡应力，并由这些应力量和原岩应力的相互关系，通过计算获得原岩应力值。

在间接测量中，适合煤矿井下特殊环境要求的地应力测量方法，主要有应力解除法与水压致裂法。应力解除法在测量应力的过程中，测量结果受元器件自身可靠性影响较大，而且还受到岩层弹性模量以及泊松比可靠性影响。因此，应力解除法在煤矿井下受到的各方面制约较大。测量精度难以保证。水压致裂法在测量时无需了解和测定岩石的弹性模量，测试时最小主应力值完全与岩石力学参数无关；水压致裂测量应力的空间范围较大，受局部因素的影响较小。

由水压致裂法地应力测试原理可知，测试段位置的选择是测试过程中最基础且最重要的环节，测试段的选取采用的结构方法主要有：岩芯采取法、钻孔壁印模法和钻孔壁观察法。

岩芯采取法是在打钻过程中采取岩芯。根据所取岩芯的胶结状况、完整性和取芯率来判定顶板岩层的均质完整性。该方法对于黏土成分含量低，胶结均匀，强度适中的岩层较为适用；对于泥质胶结的岩层，黏土成分含量较高，在打钻取芯的过程中受到水的影响，岩芯冲蚀现象较为严重，取芯的过程中，在钻机轴向推力和取芯钻头切削的组合作用下，很容易发生片状破碎；取芯工序繁多、对施工空间和机具的特殊要求也是该方法的不足之处。

钻孔裂缝压印法是通过裂缝的印痕获得钻孔圆柱壁裂缝形态的方法，比较适合于破碎岩体。但是，此法需要打孔、印痕、提取、分析解释、绘图等程序，过程比较复杂，在井下大面积使用存在较大困难。

钻孔壁观察法是采用钻孔窥视仪观察与测试钻孔壁上的结构面分布情况。其工作原理是由光导纤维传送图像，通过目镜直接观察，或通过CCD摄像头将光线转变成电子讯号，获得清晰的钻孔壁影像，根据成像结果选择适宜的孔段进行水力压裂。

但是仅通过对钻孔影像判断巷道围岩的地质状况并不全面，如果钻孔选点不当，直接会影响到测试的准确度和成功率，因此需要一种可以对巷道围岩整体状况做全面综合测量的***，以满足采矿工程的需要。

发明内容

为克服现有技术的不足之处，本实用新型提供一种钻孔地质状况综合勘测装置，可对巷道围岩整体状况做全面综合的测量，以满足采矿工程的需要。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：钻孔地质状况综合勘测装置，该勘测装置包括电子窥镜和输送杆,所述电子窥镜连接在所述输送杆的下部,所述电子窥镜通过电缆与便携式计算机连接；所述输送杆末端装有发射天线阵，其中段装有多通道接收机，雷达回波电缆两端分别连接所述多通道接收机和所述便携式计算机，所述多通道接收机与所述接收天线阵对应相连，所述便携式计算机与所述多通道接收机相连。

进一步的，所述输送杆采用液压伸缩杆，由多节套杆联接而成，由所述便携式计算机通过双向液压泵控制其伸长或缩短。

工作原理，探地雷达(Ground Penetrating Radar) 简称GPR，又称地质雷达，地质雷达工作时，在雷达主机控制下，脉冲源产生周期性的毫微秒信号，并直接馈给发射天线，经由发射天线耦合到地下的信号在传播路径上遇到介质的非均匀体（面）时，产生反射信号。接收天线在接收到地下回波后，直接传输到接收机，信号在接收机经过整形和放大等处理后，经电缆传输到雷达主机，经处理后，传输到微机。在微机中对信号依照幅度大小进行编码，并以伪彩色电平图/灰色电平图或波形堆积图的方式显示出来，经过处理，可用来判断地下目标的深度、大小和方位等特性参数。

有益效果：本实用新型探地雷达采用了将钻孔窥视仪与探地雷达相结合的方式，将探地雷达天线获取的钻孔周围全部垂直剖面的透视图，生成钻孔周围三维透视图像，与钻孔窥视仪采集到的钻孔壁图像通过软件合成，构建出巷道围岩地质状况的三维立体模型，图像资料和雷达探测资料相互印证，有助于准确判断巷道围岩内内应力的存在情况，更加直观易懂，降低了用户使用的难度。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的描述。

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，钻孔地质状况综合勘测装置，包括电子窥镜1和输送杆2,电子窥镜1连接在输送杆2的下部,上下位置分别设有LED照明灯8，电子窥镜1通过电缆7与便携式计算机6连接；输送杆2末端装有发射天线阵3，输送杆2中段装有多通道接收机4,4’和前端综合控制器，雷达回波电缆5、5’两端分别连接多通道接收机4,4’和便携式计算机6，多通道接收机4,4’与发射天线阵3对应相连，便携式计算机6与多通道接收机4,4’相连。

发射天线阵3是以1×4方式形成的4单元X形方阵，在便携式计算机6的控制下，按设定的延时组合模式触发，在地下形成波束扫描。为实现发射电磁波束在地下的扫描，由扫描控制电路控制各路脉冲源按需要的时延量触发。

多通道接收机4,4’采取四管桥式平衡门电路设计。平衡门电路比非平衡门电路的取样泄漏和旁通效应都要小；也减小了取样门开启后取样脉冲及内部混杂噪声对取样输出的影响。四管桥式平衡门电路与***衡门电路相比，对后级的隔离度要高，减小了旁通效应；此外，四管桥式门的每一臂均由两只二极管串联组成，使总的结电容较小，改善了门电路的频率特性和过渡特性。

为降低***间的相互干扰，采取了如下的抗干扰措施：①数字电路和模拟电路间的控制信号通过光电耦合器进行隔离；②不同功能模块电路之间尽量采用分离供电；③各个功能模块电路之间采取屏蔽措施，降低辐射干扰。另外，电子窥镜2外部设有电磁屏蔽网10，电缆7采用计算机屏蔽控制电缆，防止雷达讯号干扰电子窥镜的视频信号。

输送杆2优选采用液压伸缩杆，由多节套杆联接而成，由便携式计算机6通过双向液压泵9控制输送杆2伸长或缩短，以适应不同深度的钻孔。

本***工作原理如下：

各发射通道的脉冲源在延时控制电路的控制下，按要求的延时量分别触发，经发射天线向地下辐射电磁波。在所要求的空间方向上（该方向与一定的延时组合要求相对应），使原来具有相对延时的各单元辐射电磁波，在近场范围内同时到达，因同相而干涉增强，形成该方向上的近场窄波束。预先设置多个不同的空间方向（相应于多个不同延时设置），重复上述过程而实现发射电磁波束的扫描。接收阵各通道在电路上无相对延时，采用软件方式对各天线单元的接收回波进行相耐延时，实现相应的相位补偿而形成接收窄波束及其扫描。

同时，电子窥镜2将钻孔孔壁图像变换形成全景图像，并传输至便携式计算机6中进行数字化处理，得到数字化全景图像，该图像是钻孔孔壁变形后的图像，一般难以直接观测，必须经过还原变换形成直观的图像，再与探地雷达得到的三维透视图像结合，构建出巷道围岩地质状况的三维立体模型。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.钻孔地质状况综合勘测装置，其特征在于：该勘测装置包括电子窥镜和输送杆,所述电子窥镜连接在所述输送杆的下部,所述电子窥镜通过电缆与便携式计算机连接；所述输送杆末端装有发射天线阵，其中段装有多通道接收机，雷达回波电缆两端分别连接所述多通道接收机和所述便携式计算机，所述多通道接收机与所述接收天线阵对应相连，所述便携式计算机与所述多通道接收机相连。

2.根据权利要求1所述钻孔地质状况综合勘测装置，其特征在于：所述输送杆采用液压伸缩杆，由多节套杆联接而成，由所述便携式计算机通过双向液压泵控制其伸长或缩短。

3.根据权利要求1所述钻孔地质状况综合勘测装置，其特征在于：所述电子窥镜外部设有电磁屏蔽网。

4.根据权利要求1所述钻孔地质状况综合勘测装置，其特征在于：所述电缆采用计算机屏蔽控制电缆。