本發(fā)明屬于煤礦井下隨鉆測(cè)量?jī)x器，涉及一種煤礦用近鉆頭隨鉆測(cè)量短節(jié)結(jié)構(gòu)及其組裝方法。

背景技術(shù)：

1、煤礦井下隨鉆測(cè)量技術(shù)是煤礦定向鉆探裝備中的關(guān)鍵組成部分，其主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鉆孔軌跡、地質(zhì)參數(shù)以及鉆進(jìn)工程參數(shù)。通過(guò)這些數(shù)據(jù)，操作人員可以根據(jù)鉆進(jìn)過(guò)程中的變化情況及時(shí)調(diào)整鉆機(jī)的鉆進(jìn)軌跡，從而確保鉆孔準(zhǔn)確到達(dá)指定位置。這在煤礦開采中尤為重要，尤其是需要穿越復(fù)雜地質(zhì)層時(shí)，精準(zhǔn)控制鉆孔路徑有助于提高開采效率和安全性。然而，現(xiàn)有的隨鉆測(cè)量技術(shù)存在一些明顯的局限性。

2、傳統(tǒng)的煤礦井下隨鉆測(cè)量系統(tǒng)大多采用安裝在螺桿馬達(dá)后方的無(wú)磁鉆桿中的方式，通常距離鉆頭有5到8米的距離。這種設(shè)計(jì)帶來(lái)的一個(gè)主要問(wèn)題是測(cè)量滯后，即鉆機(jī)在前端鉆進(jìn)的同時(shí)，測(cè)量點(diǎn)與鉆頭的實(shí)際位置有較大距離，從而導(dǎo)致所采集到的軌跡數(shù)據(jù)無(wú)法實(shí)時(shí)反映鉆頭的實(shí)際工作情況。這種滯后會(huì)造成軌跡調(diào)整不及時(shí)，可能導(dǎo)致鉆孔偏離設(shè)計(jì)路線，增加了操作風(fēng)險(xiǎn)和工程復(fù)雜度，尤其在煤巖層變化較為頻繁的區(qū)域，現(xiàn)有系統(tǒng)難以提供精確的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

3、目前，地面石油領(lǐng)域已研發(fā)了近鉆頭隨鉆測(cè)量裝置，但其多用于石油鉆井中的大直徑鉆孔。這些裝置具有直徑大、長(zhǎng)度長(zhǎng)等特點(diǎn)，不能直接應(yīng)用于煤礦井下小直徑定向鉆孔中，主要原因在于：一是石油領(lǐng)域研發(fā)的近鉆頭隨鉆測(cè)量裝置不符合煤礦井下特殊防爆要求；二是普遍直徑大、長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，不滿足煤礦下小直徑定向鉆孔要求，嚴(yán)重影響螺桿馬達(dá)的造斜率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有煤礦井下隨鉆測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量點(diǎn)滯后，不能及時(shí)測(cè)量鉆孔軌跡及地質(zhì)參數(shù)的問(wèn)題，提供一種煤礦用近鉆頭隨鉆測(cè)量短節(jié)結(jié)構(gòu)及其組裝方法。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種煤礦用近鉆頭隨鉆測(cè)量短節(jié)結(jié)構(gòu)，包括外管、無(wú)線發(fā)射短節(jié)、電池組件、伽馬測(cè)量模塊、傾角測(cè)量模塊、測(cè)量電路板；所述無(wú)線發(fā)射短節(jié)一端通過(guò)直螺紋連接于外管的一端，無(wú)線發(fā)射短節(jié)另一端設(shè)有錐螺紋，用于連接螺桿馬達(dá)；所述外管的另一端設(shè)有連接螺紋，用于連接鉆頭；所述外管內(nèi)設(shè)有電子倉(cāng)骨架，所述電子倉(cāng)骨架一端與外管的連接螺紋端面連接，另一端與無(wú)線發(fā)射短節(jié)連接，從而固定于外管內(nèi)；

4、所述電子倉(cāng)骨架的外圓上，一側(cè)設(shè)有一個(gè)腰型槽，另一側(cè)設(shè)有3個(gè)圓周均布的弧形槽，電子倉(cāng)骨架中間與外管中心偏心的過(guò)水孔；所述電池組件呈腰型，固定設(shè)于所述腰型槽內(nèi)；所述伽馬測(cè)量模塊、傾角測(cè)量模塊、測(cè)量電路板分別對(duì)應(yīng)設(shè)于3個(gè)所述弧形槽中，使電池組件、伽馬測(cè)量模塊、傾角測(cè)量模塊、測(cè)量電路板環(huán)形布置在電子倉(cāng)骨架上；

5、所述無(wú)線發(fā)射短節(jié)內(nèi)設(shè)有通訊孔，用于安裝無(wú)線發(fā)射短節(jié)與電池組件、伽馬測(cè)量模塊、傾角測(cè)量模塊、測(cè)量電路板之間的連接導(dǎo)線；所述無(wú)線發(fā)射短節(jié)、電池組件、伽馬測(cè)量模塊、傾角測(cè)量模塊、測(cè)量電路板之間的連接電路為本安型電路；所述伽馬測(cè)量模塊、傾角測(cè)量模塊的測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線發(fā)射短節(jié)以無(wú)線信號(hào)方式發(fā)射出去。

6、進(jìn)一步，所述無(wú)線發(fā)射短節(jié)包括無(wú)線發(fā)射接頭、保護(hù)罩、發(fā)射天線組件；所述無(wú)線發(fā)射接頭中間設(shè)有與電子倉(cāng)骨架的過(guò)水孔相通的通孔，無(wú)線發(fā)射接頭通過(guò)螺紋連接于外管的一端；所述通訊孔設(shè)于無(wú)線發(fā)射接頭內(nèi)，所述發(fā)射天線組件設(shè)于所述環(huán)形凹槽中，所述保護(hù)罩套裝于所述無(wú)線發(fā)射接頭上，將發(fā)射天線組件罩于其內(nèi)；所述保護(hù)罩上圓周均布多個(gè)條形孔，作為無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ馈?/p>

7、進(jìn)一步，所述保護(hù)罩遠(yuǎn)離外管的一端設(shè)有固定環(huán)，所述固定環(huán)由兩半組成，固定環(huán)卡裝在無(wú)線發(fā)射接頭上，保護(hù)罩套裝于固定環(huán)上，并通過(guò)固定環(huán)進(jìn)行支撐。

8、進(jìn)一步，所述通訊孔包括沿軸向布置的橫孔和斜向布置的斜孔，所述斜孔中設(shè)有航插組件，所述航插組件用于電連接并將斜孔密封。

9、進(jìn)一步，所述發(fā)射天線組件和保護(hù)罩之間設(shè)有間隙，間隙內(nèi)填滿密封材料。

10、進(jìn)一步，所述電池組件、伽馬測(cè)量模塊、傾角測(cè)量模塊、測(cè)量電路板的徑向和兩端均設(shè)有減振密封墊，以防止孔底振動(dòng)損壞電子元件。

11、優(yōu)選的，所述外管、無(wú)線發(fā)射短節(jié)、電池組件、伽馬測(cè)量模塊、傾角測(cè)量模塊、測(cè)量電路板的結(jié)構(gòu)件均為無(wú)磁鋼材料，減少磁干擾，確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

12、一種如上所述的煤礦用近鉆頭隨鉆測(cè)量短節(jié)結(jié)構(gòu)的組裝方法，包括以下步驟：

13、步驟一，組裝前準(zhǔn)備：檢查部件完整性：確保所有部件，包括外管、無(wú)線發(fā)射短節(jié)、電池組件、伽馬測(cè)量模塊、傾角測(cè)量模塊、測(cè)量電路板、電子倉(cāng)骨架、發(fā)射天線組件、保護(hù)罩、固定環(huán)和減振密封墊齊全無(wú)損；準(zhǔn)備所需的工具，扭矩扳手、螺紋密封劑、絕緣膠帶，以及密封材料；

14、步驟二，電子元件安裝：將電子倉(cāng)骨架插入外管內(nèi)，使其一端與外管的連接螺紋端面貼合，另一端與無(wú)線發(fā)射短節(jié)連接；

15、電池組件的安裝：將腰型電池組件嵌入電子倉(cāng)骨架上的腰型槽內(nèi)，將伽馬測(cè)量模塊、傾角測(cè)量模塊、測(cè)量電路板分別裝入電子倉(cāng)骨架上的3個(gè)均布弧形槽內(nèi)，并環(huán)形排列；使用導(dǎo)線將電池組件、伽馬測(cè)量模塊、傾角測(cè)量模塊和測(cè)量電路板依次連接；在電池組件、伽馬測(cè)量模塊、傾角測(cè)量模塊、測(cè)量電路板的徑向和兩端均安裝減振密封墊，確保固定牢靠；

16、步驟三，無(wú)線發(fā)射短節(jié)的安裝：將無(wú)線發(fā)射短節(jié)通過(guò)直螺紋與外管的一端連接，并用扭矩扳手?jǐn)Q緊至規(guī)定扭矩；將通訊導(dǎo)線從無(wú)線發(fā)射短節(jié)內(nèi)的通訊孔穿過(guò)，與航插組件相連；將航插組件插入無(wú)線發(fā)射短節(jié)的斜孔中，并擰緊以密封斜孔，確保防護(hù)性能；

17、步驟四，發(fā)射天線組件和保護(hù)罩的安裝：將發(fā)射天線組件嵌入無(wú)線發(fā)射短節(jié)的環(huán)形凹槽內(nèi)；將固定環(huán)的兩半卡裝在無(wú)線發(fā)射接頭上，并將保護(hù)罩固定于固定環(huán)上，將保護(hù)罩套裝在無(wú)線發(fā)射接頭上，使發(fā)射天線組件完全罩于其內(nèi)；

18、步驟五，密封處理：在發(fā)射天線組件與保護(hù)罩之間的間隙內(nèi)填充密封材料，確保無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和防護(hù)性能。

19、本發(fā)明的有益效果在于：

20、1、本發(fā)明將測(cè)量短節(jié)設(shè)置在距離鉆頭端部不到0.5米的位置，極大縮短了隨鉆測(cè)量點(diǎn)與鉆頭的距離。相比于傳統(tǒng)隨鉆測(cè)量系統(tǒng)需安裝在距離鉆頭5到8米遠(yuǎn)的無(wú)磁鉆桿內(nèi)，本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)鉆進(jìn)過(guò)程中的軌跡和地質(zhì)參數(shù)，顯著減少了測(cè)量數(shù)據(jù)滯后的問(wèn)題。這樣可以幫助操作者更精準(zhǔn)地調(diào)整鉆孔軌跡，提高定向鉆孔的自動(dòng)化和智能化控制精度，從而提升煤礦井下鉆探作業(yè)的安全性和效率。

21、2、本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化外管及電子倉(cāng)骨架的結(jié)構(gòu)，顯著減小了隨鉆測(cè)量短節(jié)的直徑和長(zhǎng)度，使其能夠適應(yīng)煤礦井下狹小的鉆孔空間。同時(shí)，本發(fā)明的小直徑設(shè)計(jì)也降低了對(duì)螺桿馬達(dá)造斜能力的影響，確保定向鉆探設(shè)備能夠順利工作。

22、3、本發(fā)明通過(guò)將伽馬測(cè)量模塊、傾角測(cè)量模塊、測(cè)量電路板和電池組件呈環(huán)形布置于電子倉(cāng)骨架外側(cè)，充分利用了內(nèi)部空間，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的緊湊性。這種設(shè)計(jì)不僅有效縮減了設(shè)備的整體尺寸，還提高了系統(tǒng)集成度。同時(shí)，環(huán)形布置的電池組件增大了電池容量，延長(zhǎng)了設(shè)備的續(xù)航時(shí)間，保證了隨鉆測(cè)量系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí)間的鉆探作業(yè)中能夠持續(xù)穩(wěn)定工作。

23、4、本發(fā)明采用了本安型電路設(shè)計(jì)，確保隨鉆測(cè)量裝置在煤礦復(fù)雜環(huán)境中的安全性。本安電路能夠有效防止電氣設(shè)備在發(fā)生故障時(shí)引發(fā)火花或過(guò)熱，從而避免煤礦下爆炸事故的發(fā)生，提升了設(shè)備在爆炸環(huán)境下的安全性。

24、5、本發(fā)明采用了無(wú)線發(fā)射短節(jié)結(jié)構(gòu)，解決了測(cè)量數(shù)據(jù)跨越螺桿馬達(dá)傳輸問(wèn)題，能夠?qū)①ゑR測(cè)量模塊與傾角測(cè)量模塊采集的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線信號(hào)方式實(shí)時(shí)發(fā)射至螺桿馬達(dá)后方的接收短節(jié)。發(fā)射天線組件嵌入短節(jié)的環(huán)形凹槽中，并采用保護(hù)罩和密封材料進(jìn)行保護(hù)，確保了無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。該優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅用于防水，還減少了因振動(dòng)和煤巖層摩擦導(dǎo)致的損壞風(fēng)險(xiǎn)。

25、6、本發(fā)明在電池組件、伽馬測(cè)量模塊、傾角測(cè)量模塊和測(cè)量電路板兩端均設(shè)置了減振密封墊，有效吸收鉆探過(guò)程中的振動(dòng)沖擊，保護(hù)了內(nèi)部精密電子元件，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。

26、本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō)明書來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。