基于钻探能谱的地质编录装置的制作方法

1.本发明属于钻探设备领域，具体是基于钻探能谱的地质编录装置。


背景技术：

2.对于许多煤与瓦斯突出及水文地质条件复杂等矿井，钻探工作是保障其安全生产的最直接、有效的方法，是预防瓦斯事故、水害事故的重要措施，相应地，对放水孔、瓦斯抽放孔等施工检测装备和技术的要求也不断提高。
3.钻孔施工过程中，由于一些主观及客观原因，常存在以下几个问题：钻孔深度问题，现有方法基本局限于采用人工清点钻杆数量来确定，或者成孔后往里捅铁丝、塞木棍等方法测量，费工费时，不方便；钻孔达到一定深度后，轴线可能会有所弯曲，钻杆不能保直钻进；岩石可钻性判别难度大，钻进时，由于钻头在地下作业，且地下岩层及其他地层结构复杂，肉眼无法辨别，会造成钻杆退出后，孔壁会受到周边压力的作用发生局部塌落而堵塞钻孔。只有充分掌握了钻进状态才能保证整体钻探工作的安全。
4.近年来，随钻地震技术蓬勃发展。随钻地震原理为：利用钻头钻进过程中钻头与地层之间的撞击、摩擦所产生的微弱地震信号作为震源的一种地震勘探方法，在随钻地震的记录期间，钻头是不断前进的。现在亟需一种随钻地震技术的振动参数，来探讨一种既能记录钻孔深度，又能对钻杆的钻进位置及钻头前煤岩层强度进行记录的装备。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种利用振动记录岩层强度的地质编录装置。
6.为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：基于钻探能谱的地质编录装置包括多轴钻和连接多轴钻的伸缩头，伸缩头下方依次连接有摆动旋转装置和第一钻头，所述摆动旋转装置包括支座模组、转轴、偏心轴、旋转杆、第一陀螺仪和第二陀螺仪，所述支座模组包括竖向的支板，支板由上到下一体制造有轴连座、第一凹槽座和第二凹槽座，第一陀螺仪和第二陀螺仪的一侧带有感应器，转轴连接于轴连座，转轴的下方连接偏心轴，偏心轴通过旋转杆依次连接第一陀螺仪、第二陀螺仪和第一钻头，第一凹槽座和第二凹槽座分别承接于第一陀螺仪和第二陀螺仪。
7.采用上述方案后实现了以下有益效果：在开始旋转时，伸缩头带动支座模组下行，在下行过程中伸缩头自转，此时转轴随着伸缩头旋转，由于转轴的下方连接偏心轴，从而偏心轴在转轴的带动下进行椭圆轨迹的运动，此时与偏心轴连接的旋转杆带动第一陀螺仪和第二陀螺仪进行椭圆轨迹的运动，孔口下方的地层对于第一钻头产生反作用力，反作用力根据岩层的硬度回冲于第一钻头，此时第一钻头产生晃动，晃动过程中将振动力传递至感应器内，通过振动力构建岩层的图谱。
8.进一步，摆动旋转装置还包括传动皮带、皮带轮、轴连杆、细齿部和圆齿轮，圆齿轮与皮带轮之间连接轴连杆，圆齿轮与轴连杆之间连接有滚珠轴承，圆齿轮连接于滚珠轴承
外圈，轴连杆连接于滚珠轴承内圈，所述传动皮带连接皮带轮和转轴，圆齿轮啮合细齿部，细齿部位于第一陀螺仪和第二陀螺仪之间。
9.有益效果：由于圆齿轮啮合于细齿部，所以圆齿轮对细齿部的转动轨迹进行修复，避免细齿部连接的转轴受到过大冲击导致脱轨，以确保陀螺仪在凹槽座中转动。
10.进一步，第一凹槽座和第二凹槽座外沿有支耳，支耳位于圆齿轮两端，轴连杆的下方连接有第二钻头，第二钻头位于第一钻头的右侧。
11.进一步，所述细齿部的宽度为圆齿轮的三分之一。
12.进一步，所述第一凹槽座和第二凹槽座内置有弹簧片和滚珠。
13.有益效果：第一凹槽座和第二凹槽座内置的弹簧片和滚珠以减少岩层对于摆动旋转装置的冲击力。
14.进一步，还包括用于接收感应器传递的电信号转化为通信信号的数据转换模块、接收并将信号传递至服务器的信号模块、对每次接收信号进行时间编码的计时模块和用于将数据打包生成日志的存储模块。
15.有益效果：感应器将晃动的力矩转化为电信号此时电信号经过转换模块转化为通信信号，此时位于服务器的操作人员根据传递的通信信号结合实地视频数据构建：钻孔开口信息、钻孔测斜信息、钻孔样品品位、钻孔各分段地质信息和钻孔矿体信息，随后以每次传感器接收的信号构建剖面断层线(根据反冲力区分岩层)，完成地质数据库的构建。
附图说明
16.图1为本发明实施例的示意图。
17.图2为钻孔位置构建示意图；
18.图3为结合图2钻孔位置生成的剖面断层线示意图。
具体实施方式
19.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
20.说明书附图中的附图标记包括：伸缩头1、第一钻头2、转轴3、偏心轴4、旋转杆5、第一陀螺仪6、第二陀螺仪7、支板8、轴连座9、第一凹槽座10、第二凹槽座11、传动皮带12、皮带轮13、轴连杆14、细齿部15、圆齿轮16、滚珠轴承17、支耳18。
21.实施例基本如附图1所示：基于钻探能谱的地质编录装置包括多轴钻和连接多轴钻的伸缩头1，伸缩头1下方依次连接有摆动旋转装置和第一钻头2，所述摆动旋转装置包括支座模组、转轴3、偏心轴4、旋转杆5、第一陀螺仪6和第二陀螺仪7，所述支座模组包括竖向的支板8。
22.支板8由上到下一体制造有轴连座9、第一凹槽座10和第二凹槽座11，第一凹槽座10和第二凹槽座11内置有弹簧片和滚珠，第一陀螺仪6和第二陀螺仪7的一侧带有感应器，转轴3连接于轴连座9，转轴3的下方连接偏心轴4，偏心轴4通过旋转杆5依次连接第一陀螺仪6、第二陀螺仪7和第一钻头2，第一凹槽座10和第二凹槽座11分别承接于第一陀螺仪6和第二陀螺仪7，第一陀螺仪6接触于第一凹槽座10的下方，第二陀螺仪7接触于第二凹槽座11的上方。
23.摆动旋转装置还包括传动皮带12、皮带轮13、轴连杆14、细齿部15和圆齿轮16，圆
齿轮16与皮带轮13之间连接轴连杆14，圆齿轮16与轴连杆14之间连接有滚珠轴承17，圆齿轮16连接于滚珠轴承17外圈，轴连杆14连接于滚珠轴承17内圈，传动皮带12连接皮带轮13和转轴3，圆齿轮16啮合细齿部15，细齿部15位于第一陀螺仪6和第二陀螺仪7之间，细齿部15的宽度为圆齿轮16的三分之一。
24.第一凹槽座10和第二凹槽座11外沿有支耳18，支耳18位于圆齿轮16两端，轴连杆14的下方连接有第二钻头，第二钻头位于第一钻头2的右侧，圆齿轮16连接于滚珠轴承17外圈，轴连杆14连接于滚珠轴承17内圈。
25.还包括用于接收感应器传递的电信号转化为通信信号的数据转换模块、接收并将信号传递至服务器的信号模块、对每次接收信号进行时间编码的计时模块和用于将数据打包生成日志的存储模块。
26.具体实施过程如下：将钻铤开启后，对采样区域开始建立地质数据库，此时多轴钻带动第一钻头2和第二钻头下行，对于第一钻头2而言，目的是开设孔口以采取尽可能大范围的地质数据样本，第二钻头需开设直立式钻孔建立工程巷道的基准面。
27.在开始旋转时，伸缩头1带动支座模组下行，在下行过程中伸缩头1自转，此时转轴3随着伸缩头1旋转，由于转轴3的下方连接偏心轴4，从而偏心轴4在转轴3的带动下进行椭圆轨迹的运动，此时与偏心轴4连接的旋转杆5带动第一陀螺仪6和第二陀螺仪7进行椭圆轨迹的运动。
28.此时位于第二陀螺仪7下方的第一钻头2逐渐扩张孔口，对孔口四周的岩层进行范围性检测，此时孔口下方的地层对于第一钻头2产生反作用力，反作用力根据岩层的硬度回冲于第一钻头2，此时第一钻头2产生晃动，晃动过程中将振动力传递至感应器内。
29.请参考图2和图3，感应器将晃动的力矩转化为电信号此时电信号经过转换模块转化为通信信号，此时位于服务器的操作人员根据传递的通信信号结合实地视频数据构建：钻孔开口信息、钻孔测斜信息、钻孔样品品位、钻孔各分段地质信息和钻孔矿体信息，随后以每次传感器接收的信号构建剖面断层线(根据反冲力区分岩层)，完成地质数据库的构建。
30.在第一钻头2旋转中，位于第一钻头2右侧的第二钻头运动过程如下，转轴3作为动力输入源利用传动皮带12带动皮带轮13自转，此时与皮带轮13连接的轴连杆14同步转动以带动第二钻头进行下探开凿钻孔，对于直孔和椭圆孔结合从而根据理论变异函数参数交叉验证判断准则，所拟合的理论模型可靠。
31.由于圆齿轮16啮合于细齿部15，所以圆齿轮16对细齿部15的转动轨迹进行修复，避免细齿部15连接的转轴3受到过大冲击导致脱轨，以确保陀螺仪在凹槽座中转动，而第一凹槽座10和第二凹槽座11内置的弹簧片和滚珠以减少岩层对于摆动旋转装置的冲击力。
32.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
33.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作
过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。