一种智能化可伸缩钻孔窥视推送装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及巷道围岩稳定性控制及岩体裂隙发育特征中的钻孔探测技术领域，具体涉及一种智能化可伸缩钻孔窥视推送装置及其使用方法。


背景技术：

2.国内煤炭资源开采呈现出逐步向深部煤层转移的趋势，故在深层地应力和开采扰动双重作用条件下，探究煤岩体受采动应力场影响后的裂隙发育、扩展特征，保证开采巷道的围岩结构稳定，对确保回采巷道长期服务性和稳定性有重要作用，并可依据围岩结构观测结果定向、定位、定量的为巷道支护加固设计提供可靠的依据。现有的巷道围岩裂隙观察手段主要有三种：
①
直接观察法；
②
物探法；
③
钻孔窥视法。直接观察法只适用于已揭露岩体，且只能观察岩体表面的结构形态和测量其几何参数；而物探方法受其体积和设备价格的影响，限制其在煤矿大范围的推广运用。钻孔窥视法以其直观、方便、快速逐渐成为主流，特别是钻孔窥视仪的工程应用最具优势。
3.现有的钻孔窥视仪由探头、连杆、电缆、显示器和数码记录仪组成，主要存在以下三方面缺点：(1)各装置是分体式的，工作人员携带不易，尤其是电缆缠绕的线盘底部缺少移动装置，在井下运送时极其不便；(2)使用不锈钢连杆相互搭接将探头推入钻孔时，只能通过量取推杆上的刻度来估测探头的位置，准确性不高，难免会影响顶板监测分析和后续巷道支护设计；(3)井下绝大多数中长钻孔是偏斜的，孔内取推杆环节耗时又费力。基于以上不足之处，本发明对现有钻孔窥视仪推进装置进行了改进。


技术实现要素：

4.针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种智能化可伸缩钻孔窥视推送装置及其使用方法，能够解决上述技术问题。
5.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
6.本发明提供一种智能化可伸缩钻孔窥视推送装置，包括推送装置本体，其特征在于，所述推送装置本体包括移动机构、旋转机构、伸缩机构、智能操控机构、钻孔窥视机构，所述移动机构用于移动推送装置本体，所述伸缩机构包括升降机构、水平杆伸缩机构，所述水平杆伸缩机构包括若干采用套管工艺连接的可伸缩的空心杆件，所述钻孔窥视机构包括探头、与探头连接的图像显示器，所述探头安装在前部的第一级空心杆件上，所述水平伸缩机构用于将探头送入到钻孔内，所述升降机构用于调整探头的高度，所述旋转机构用于调整探头的探测角度，所述智能操控机构包括用于给升降机构提供动力的涡轮动力控制箱、用于控制涡轮动力控制箱的智能控制箱，所述探头用于对钻孔内裂隙结构进行探测后生成数据，并将数据传输到图像显示器。
7.优选地，所述移动机构包括推车本体，所述推车本体上设置有手柄、滚轮、脚刹，所述智能操控机构置于所述推车本体上，所述推车本体通过底座与涡轮动力控制箱连接，所述涡轮动力控制箱与伸缩机构连接。
8.优选地，所述涡轮动力控制箱为涡轮减速箱，所述升降机构包括与涡轮减速箱连接的丝杠，所述丝杠的端部形成有连接法兰，所述旋转机构包括摇臂箱，所述摇臂箱内设有贯穿摇臂箱两端的固定支杆、主齿轮，所述固定支杆为空心支杆，所述固定支杆上固定有与主齿轮配合转动的刻度转盘一，所述主齿轮连接有主齿轮驱动电机，所述主齿轮驱动电机与智能控制箱电连接，所述摇臂箱通过转动轴与转轴连接座铰接，所述转轴连接座与连接法兰固定，所述转动轴的一端形成有用于调级摇臂箱俯、仰角度的刻度转盘二，水平杆伸缩机构的后端与固定支杆固定。
9.优选地，所述水平杆伸缩机构包括多根空心杆件，每根空心杆件长0.6m。
10.优选地，相邻的两个空心杆件，前一个空心杆件的后部形成有与后一个空心杆件对应的滚轮二，后一个空心杆件的前端部形成有与滚轮二对应的限位挡板，可伸缩的空心杆件的后部均形成有防卡圆弧部，所述第一级空心杆件后部连接有若干个第二级空心杆件，所述第二级空心杆件后部连接有第三级空心杆件，所述第三级空心杆件的后部与旋转机构的固定支杆固定。
11.优选地，所述第一级空心杆件上设置有用于安装探头的探头卡槽。
12.优选地，所述探头通过电缆与图像显示器电连接。
13.优选地，所述图像显示器为手持式图像显示器。
14.优选地，所述智能控制箱包括与涡轮动力控制箱连接的涡轮驱动电机、与涡轮驱动电机电连接的微电脑、显示屏。
15.本发明还提供一种使用上述装置的方法，具体包括以下步骤：
16.(a)作业员用推车本体运送装置到勘探钻孔前，第一级空心杆件端头到钻孔所在面预留30cm左右的水平安全距离；移动滚轮调整第一级空心杆件端头到合适角度，以第一级空心杆件正对着钻孔为最佳，踩下脚刹，固定车身；
17.(b)利用旋转机构调整水平杆伸缩机构及探头角度以便于将水平杆伸缩机构推入到钻孔内；根据钻孔的位置及方位角，在智能控制箱的显示屏设定合适的转速，通过微电脑控制电机启动，为蜗杆提供动力，利用蜗杆传动蜗轮，将旋转运动变换为直线运动，再通过丝杆传动调整连接法兰的高度，进而调整第一级空心杆件的高度；手动旋转刻度转盘二，从而调整第一级空心杆件的俯、仰角度，使第一级空心杆件中心正对着勘探钻孔中心，此时目光从固定支杆左侧平视，能看到内部呈现一个均匀的同心圆环；
18.(c)电缆的一端连接探头，从固定支杆左侧将探头沿着其内部穿入，探头固定在第一级空心杆件端头的探头卡槽，电缆的另一端与图像显示器连接；
19.(d)按下图像显示器的开关，根据钻孔深度需求，利用人工辅助依次抽出第一级空心杆件、第二级空心杆件，将探头缓慢地送入孔内，固定支杆后侧需留足够长度的电缆；
20.(e)利用智能控制箱控制主齿轮驱动电机工作，进而通过传动齿轮拨动刻度转盘一，根据刻度转盘一的角度，缓缓调整探头在孔内的旋转角度，探头将孔内的图像通过电缆传送至图像显示器，进行观察并记录；
21.(f)关闭图像显示器，利用空心杆件自身的重力辅助依次手动收回第一级空心杆件、第二级空心杆件，收回空心杆件后，再取下探头，用电缆将探头从固定支杆拉出。
22.(g)松开脚刹，移动位置至下一处预勘探钻孔处，重复步骤a-f即可。
23.本发明的有益效果在于：。
24.1、在操作简单、安全、可靠的前提下，本发明采用了伸缩杆件结构，伸缩杆件结构可有效防止塌孔、堵孔、杆体弯曲折断等突发问题对电缆和探头造成的损坏；
25.2、本发明的空心杆件采用了套管工艺，能够很好的保证各空心杆件的同轴心度，解决了在钻孔窥视装置使用中取推杆环节耗时又费力、探头定位不准等问题；
26.3、本发明能调整伸缩杆的角度和探头的旋转角度，准确地定位探头的位置和角度，确保探头采集信息的准确性和高效性。
27.4、本发明采用智能控制箱通过涡轮驱动电机为涡轮动力控制箱提供动力，从而控制丝杠旋转，进而带动探头的升降高度，通过控制控制主齿轮驱动电机为刻度转盘一提供动力，降低了劳动强度，根据齿轮传动原理，利用刻度转盘一能够控制空心杆件的旋转，从而能够精准地控制探头的旋转角度，从而实现对孔内全方位无死角探测。
28.5、本发明能够适用于不同高度、深度和方位角的钻孔，扩大了钻孔窥视仪的适用范围。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明的整体结构示意图；
31.图2为套管工艺装配示意图；
32.图3为探头安装示意图；
33.图4为本发明装置的总主视图；
34.图5为本发明装置的总侧视图；
35.图6为本发明装置的总俯视图；
36.图7为本发明装置的使用步骤图一；
37.图8为本发明装置的使用步骤图二；
38.图9为本发明装置的使用步骤图三；
39.图10为本发明装置的使用步骤图四。
40.附图标记说明：1、涡轮减速箱，2、摇臂箱，3、丝杆，4、刻度转盘一，5、固定支杆，6、第二级空心杆件，7、第一级空心杆件，8、底座，9、推车，10、手柄，11、滚轮，12、连接法兰，13、探头，14、电缆，15、图像显示器，16、主齿轮，17、智能控制箱，18、转动轴，19、刻度转盘二，20、脚刹，21、涡轮动力控制箱，22、第三级空心杆件，23、探头卡槽，24、挡板，25、滚轮二，26、防卡圆弧部。
具体实施方式
41.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.如图1-10所示，本实例提供一种智能化可伸缩钻孔窥视推送装置，包括推送装置本体，所述推送装置本体包括移动机构ⅰ、旋转机构ⅱ、伸缩机构ⅲ、智能操控机构ⅳ、钻孔窥视机构
ⅴ
，所述移动机构ⅰ用于移动推送装置本体，所述伸缩机构ⅲ包括升降机构、水平杆伸缩机构，所述水平杆伸缩机构包括若干采用套管工艺连接的可伸缩的空心杆件，所述钻孔窥视机构
ⅴ
包括探头13、与探头连接的图像显示器15，所述探头13安装在前部的第一级空心杆件7上，所述水平伸缩机构用于将探头13送入到钻孔内，所述升降机构用于调整探头13的高度，所述旋转机构ⅱ用于调整探头13的探测角度，所述智能操控机构ⅳ包括用于给升降机构提供动力的涡轮动力控制箱1、用于控制涡轮动力控制箱的智能控制箱17，所述探头13用于对钻孔内裂隙结构进行探测后生成数据，并将数据传输到图像显示器15，既可当场观察，又可储存之后解析数据。
43.所述移动机构ⅰ包括推车本体9，所述推车本体9上设置有手柄10、滚轮11、脚刹20，所述智能操控机构ⅳ置于所述推车本体9上，所述推车本体9通过底座8与涡轮动力控制箱1连接，所述涡轮动力控制箱1与伸缩机构ⅲ连接，本实例的推车本体9、手柄10、滚轮11、脚刹20采用本领域技术人员所熟知的现有结构，在此不作详细描述，滚轮用高强度树脂浇筑而成，摩擦阻力较小，能适应复杂的巷道底板，提高运移方便；脚刹用定制钢板加工而成，具有较强承载能力，在倾角较大的巷道作业时，刹车制动性好，安全性高，滚轮11为万向轮，分4个按本领域技术人员所熟知的布置方式安装在推车本体9底部，所述底座8焊接在推车本体9，所述涡轮动力控制箱1通过螺栓固定在底座8上，所述智能控制箱17通过螺栓固定在推车本体9上。
44.所述涡轮动力控制箱1为涡轮减速箱，所述升降机构包括与涡轮减速箱连接的丝杠3，所述丝杠3的端部形成有连接法兰12，所述旋转机构ⅱ包括摇臂箱2，所述摇臂箱2内设置有贯穿摇臂箱2两端的固定支杆5、主齿轮16，所述固定支杆5为空心支杆，所述固定支杆5上固定有与主齿轮16配合转动的刻度转盘一4，所述主齿轮16连接有主齿轮驱动电机，所述主齿轮驱动电机与智能控制箱17电连接，所述摇臂箱2通过转动轴18与转轴连接座铰接，摇臂箱2与转动轴18过盈配合连接，所述转轴连接座与连接法兰12固定，所述转动轴18的一端形成有用于调级摇臂箱2俯、仰角度的刻度转盘二19，水平杆伸缩机构的后端与固定支杆5固定，本实例的固定支杆5通过轴承与摇臂箱2连接，本实例的摇臂箱2、丝杠3、连接法兰12、转轴连接座、转动轴18、刻度转盘一4、刻度转盘二19、智能控制箱17、涡轮动力控制箱1采用本领域技术人员所熟知的现有产品或结构，所述丝杠3与涡轮动力控制箱1采用现有的蜗轮蜗杆丝杠升降机结构，在此不作详细描述。
45.由涡轮动力控制箱为蜗杆带动提供动力，带动蜗轮，蜗轮带动丝杠，将旋转运动变换为直线运动，根据钻孔的位置，利用丝杆传动调整连接法兰的高度，进而调节空心杆件的高度，便于将空心杆件推入到钻孔内。
46.通过智能控制箱17的设定主齿轮驱动电机转速，主齿轮驱动电机为主齿轮提供动力，利用齿轮传动，驱动刻度转盘一旋转，进而带动空心杆件及探头在孔内做旋转运动。
47.通过旋转刻度转盘二19能够调节摇臂箱2俯、仰角度，进而能够调节空心杆件及探头的角度。
48.所述水平杆伸缩机构包括50根空心杆件，每根空心杆件长0.8m。
49.相邻的两个空心杆件，前一个空心杆件的后部形成有与后一个空心杆件对应的滚
轮二25，后一个空心杆件的前端部形成有与滚轮二25对应的限位挡板24，可伸缩的空心杆件的后部均形成有防卡圆弧部26，所述第一级空心杆件7后部连接有若干个第二级空心杆件6，所述第二级空心杆件6后部连接有第三级空心杆件22，所述第三级空心杆件22的后部与旋转机构ⅱ的固定支杆5焊接固定，采用套管工艺，保证空心杆件以及固定支杆5的同轴心度，所述滚轮二25采用现有结构，滚轮二25与空心杆件的固定方式也采用现有结构；伸展时，手动推力作用于第1级伸缩杆7端头，滚轮二25滑动将杆带出，挡板24的作用是防止上一个空心杆件滑出次一个空心杆件的腔管。回缩时，手动拉力作用于末端使滚轮反向运转，将对应的空心杆件收回到对应的腔管内；根据工程需求，将可伸缩的空心杆件尾端设计为防卡圆弧部26，其功能是防止各空心杆件回缩时卡壳。
50.所述第一级空心杆件7上设置有用于安装探头13的探头卡槽23，所述探头13的探头卡槽23均采用本领域技术人员所熟知的现有结构，在此不再作详细描述，所述探头13通过电缆14与图像显示器15电连接。所述图像显示器15为手持式图像显示器，所述图像显示器15为本领域技术人员所熟知的产品也可以采用其他样式。
51.所述智能控制箱17包括与涡轮动力控制箱1连接的涡轮驱动电机、与涡轮驱动电机电连接的微电脑、显示屏，所述智能控制箱17采用本领域技术人员所熟知的现有产品，具体结构在此不再作具体描述，其与各驱动装置之间的连接也采用本领域技术人员所熟知的现有连接方式，在此不作详细描述。
52.上述装置具体使用方法，包括以下步骤：
53.(a)作业员用推车本体9运送装置到勘探钻孔前，第一级空心杆件7端头到钻孔所在面预留30cm左右的水平安全距离；移动滚轮11调整第一级空心杆件7端头到合适角度，以第一级空心杆件7正对着钻孔为最佳，踩下脚刹20，固定车身；
54.(b)利用旋转机构ⅱ调整水平杆伸缩机构及探头角度以便于将水平杆伸缩机构推入到钻孔内；根据钻孔的位置及方位角，在智能控制箱17的显示屏设定合适的转速，通过微电脑控制电机启动，为蜗杆提供动力，利用蜗杆传动蜗轮，将旋转运动变换为直线运动，再通过丝杆3传动调整连接法兰12的高度，进而调整第一级空心杆件7的高度；手动旋转刻度转盘二19，从而调整第一级空心杆件7的俯、仰角度，使第一级空心杆件7中心正对着勘探钻孔中心，此时目光从固定支杆5左侧平视，能看到内部呈现一个均匀的同心圆环；
55.(c)电缆14的一端连接探头13，从固定支杆5左侧将探头13沿着其内部穿入，探头13固定在第一级空心杆件7端头的探头卡槽23，电缆14的另一端与图像显示器15连接；
56.(d)按下图像显示器15的开关，根据钻孔深度需求，利用人工辅助依次抽出第一级空心杆件7、第二级空心杆件6，将探头缓慢地送入孔内，固定支杆5后侧需留足够长度的电缆；
57.(e)利用智能控制箱17控制主齿轮驱动电机工作，进而通过传动齿轮16拨动刻度转盘一4，根据刻度转盘一4的角度，缓缓调整探头13在孔内的旋转角度，探头13将孔内的图像通过电缆14传送至图像显示器15，进行观察并记录；
58.(f)关闭图像显示器15，利用空心杆件自身的重力辅助依次手动收回第一级空心杆件7、第二级空心杆件6，收回空心杆件后，再取下探头13，用电缆14将探头13从固定支杆5拉出。
59.(g)松开脚刹20，移动位置至下一处预勘探钻孔处，重复步骤a-f即可。
60.本实例在操作简单、安全、可靠的前提下，本发明采用了伸缩杆件结构，伸缩杆件结构可有效防止塌孔、堵孔、杆体弯曲折断等突发问题对电缆和探头造成的损坏；本实施例的空心杆件采用了套管工艺，能够很好的保证各空心杆件的同轴心度，解决了在钻孔窥视装置使用中取推杆环节耗时又费力、探头定位不准等问题；本实施例能调整伸缩杆的角度和探头的旋转角度，准确地定位探头的位置和角度，确保探头采集信息的准确性和高效性。
61.本实施例采用智能控制箱通过涡轮驱动电机为涡轮动力控制箱提供动力，从而控制丝杠旋转，进而带动探头的升降高度，通过控制控制主齿轮驱动电机为刻度转盘一提供动力，降低了劳动强度，根据齿轮传动原理，利用刻度转盘一能够控制空心杆件的旋转，从而能够精准地控制探头的旋转角度，从而实现对孔内全方位无死角探测。
62.本实施例能够适用于不同高度、深度和方位角的钻孔，扩大了钻孔窥视仪的适用范围。
63.显然，本领域的技术人员可以明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。