煤矿井下地质构造钻孔精细化探测系统
技术领域
本实用新型属于视觉成像技术在巷道掘进与安全管理的应用技术领域，具体涉及一种煤矿井下地质构造钻孔精细化探测系统。
背景技术
近年来，根据国家下发的煤矿井下安全施工生产的相关法律法规、标准等，超前预判前方和周围的工程地质条件成为了巷道安全高效掘进施工的一个必要条件。但国内目前较为准确的超前地质情况预报技术/方法几乎未见系统报道，相关应用案例更少，尤其是针对煤矿/穿煤隧道中的瓦斯、岩溶等，准确/精确的地质构造超前探测预测预报技术显得极为迫切和需要。
钻孔雷达探测技术和钻孔成像技术近年来发展迅速，在实际应用中均有相对客观的效果，但钻孔雷达主要是应用于金属矿探测、地下空间和裂缝探测等探矿和工程环境问题，其在煤矿井下目前不存在系统有效的应用实例，而钻孔成像技术则主要是应用于探测煤矿巷道塑性圈范围，针对在煤矿井下巷道掘进时的超前探测均无系统报道和应用。
目前，应用于煤矿井下的较为完整和精确的地质构造超前预判方法尚在探索中，井下现主要采用其他岩石工程领域中的矿用瞬变电磁仪探测技术、地震波反射法、红外辐射测温法、电测探法、地质雷达法等方法进行前方地质情况的预测预报，准确度均不高，更受水、施工器械、金属等因素干扰影响，并且探测结果的分析对工作人员的技术水平要求很高，探测图形处理需要大量知识与经验积累，同时各种探测方法的使用条件不同，适用领域/区域也不相同。为此，针对当前煤矿井下地质构造超前预测预报技术的不足和需求，亟待研发一种高效的、准确/精确的、操作快捷简便、普适的、全方位的地质构造超前探测预报装置和方法。
发明内容
本实用新型的目的就是针对现有技术中地质构造超前探测预报精度不足的缺陷，提供了一种煤矿井下地质构造钻孔精细化探测系统，该系统通过将钻孔雷达探测系统和钻孔成像探测系统整合在一起，以通过对钻孔雷达探测和钻孔成像观测获得的两种探测图像进行比对、分析，以获得综合探测结果，并利用经验数据进行钻孔前方地质构造预测，其探测范围大、精度高，操作简单，容易掌握，应用前景广阔。
为实现前述目的，本实用新型采用如下方案。
一种煤矿井下地质构造钻孔精细化探测系统，包括控制主机，控制主机由矿用地质钻孔雷达探测系统主机和钻孔成像探测系统主机整合形成；矿用地质钻孔雷达探测系统主机通过线缆结构的第一数据传输导线与雷达探测天线连接，钻孔成像探测系统主机也通过线缆结构的第一数据传输导线与钻孔成像镜头连接，且钻孔成像镜头固定在雷达探测天线上；雷达探测天线和钻孔成像镜头分别用于对钻孔进行同步探测。
采用前述技术方案的本实用新型，由于精细化探测系统的主机由矿用地质钻孔雷达探测系统主机和钻孔成像探测系统主机整合而成，且钻孔成像镜头固定在雷达探测天线上，因此，二者能够对钻孔进行同步探测。并可通过主机同步观察到两种探测方式的探测图像，以便更加高效地形成综合探测结果。利用两种探测方式各自优点，可获得精准的、全方位的探测结果，从而为地质构造的超前预测提供保障。其探测范围大、精度高，操作简单，容易掌握，应用前景广阔。
优选的，线缆结构的数据传输导线中具有两条光缆，两条光缆分别与矿用地质钻孔雷达探测系统和钻孔成像探测系统一一对应。采用线缆结构可避免多根信号导线杂乱，采用光缆作为信号传输线，可有效避免信号损失，降低信号减弱或失真隐患，确保传输可靠。
进一步优选的，还包括探测辅助装置，该探测辅助装置包括线架、深度记录仪、导向轮、探测推杆；所述雷达探测天线连接在探测推杆上；所述导向轮设在雷达探测天线的外壳上；所述钻孔成像镜头固定在雷达探测天线前端。线架用于收卷线缆，避免收线状态的线缆打绞；导向轮利用滚动摩擦系数小于滑动摩擦系数原理，降低和减少天线移动阻力和外壳磨损；探测推杆用于形成天线移动的推拉手柄，可采用人工徒手推拉方式，最好，采用碳素纤维制造，以减轻劳动强度；深度记录仪通过将线缆移动距离关联的转动角度换算成线缆移动距离，从而对应探测深度参数，以获得的图像数据与探测深度相关联的探测结果。
更进一步优选的，所述雷达探测天线包括发射天线和接收天线，发射天线和接收天线通过螺纹卡套固定连接，发射天线位于前端，接收天线位于后端；所述钻孔成像镜头固定在发射天线的前端。以使雷达天线和成像镜头形成一个刚性整体，并避免镜头被遮挡，确保两者的探测数据精准。
再更进一步优选的，所述发射天线和接收天线的外壳上均设有一所述导向轮。以保持天线运行平稳，有效防止钻孔孔壁与天线外壳接触，降低天线的推进/拉出的阻力，消除磨损隐患，延长使用寿命。
更进一步优选的，所述线架呈轮式收线盘结构；线架上设有相互连通的数据输入接口和数据输出接口，数据输入接口通过所述第一数据传输导线对应与雷达探测天线和钻孔成像镜头连接；数据输出接口通过所述第一数据传输导线对应与矿用地质钻孔雷达探测系统主机和钻孔成像探测系统主机连接。轮式收线盘结构的线架方便移动；并利用线架设置的数据传输接口进行数据传输，确保数据传输不受线缆的收放长度影响。
更进一步优选的，所述深度记录仪通过第二数据传输导线与控制主机的深度记录接口连接。
优选的，供所述控制主机用电的直流电源由电池构成，且该电池为可充电电池；控制主机还设有触摸屏、电源键开关、USB数据拷贝接口和数据传输接口。充电式主机形成自备电源结构，无需现场设置电源，可通过充电或更换电池确保主机长时间正常运行，在不使用状态进行充电，以备下次使用。
优选的，所述矿用地质钻孔雷达探测系统主机和钻孔成像探测系统主机整合是将两个主机并列设在一起；或者，二者之一为上位机，另一为下位机，上位机通过通信电缆与下位机连接；在具有深度记录仪的方案中，所述深度记录接口设在上位机上；控制主机的触摸屏具有独立的两个显示区，两个显示区分别对应上位机和下位机。两个主机并列设置的方案，二者相互独立，互补干扰，只需进行同步操作和控制即可。同一显示屏具有两个独立显示区域的方案，一致性好，更方便探测图像比对分析，效率相对更高。
本实用新型的有益效果是，探测系统将雷达探测和钻孔成像探测系统整合在一起，以实现具有两种探测图像的同步探测，便于探测结果的比对分析，以获得全方位的精准探测结果和地质构造超前预测结果，其探测范围大、精度高，操作简单，容易掌握，易于进行地质构造的准确分析和预测，应用前景广阔。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的结构示意图。
图2是本实用新型实施例2的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。
实施例1，参见图1，一种煤矿井下地质构造钻孔精细化探测系统，包括控制主机1，控制主机1由矿用地质钻孔雷达探测系统主机和钻孔成像探测系统主机整合形成，具体是矿用地质钻孔雷达探测系统主机和钻孔成像探测系统主机并列设在一起；矿用地质钻孔雷达探测系统主机通过线缆结构的第一数据传输导线11与雷达探测天线4连接，钻孔成像探测系统主机也通过线缆结构的第一数据传输导线11与钻孔成像镜头5连接，且钻孔成像镜头5固定在雷达探测天线4上。雷达探测天线4和钻孔成像镜头5分别用于对钻孔进行同步探测；供所述控制主机1用电的直流电源由电池构成，且该电池为可充电电池；控制主机1还设有触摸屏、电源键开关、USB数据拷贝接口和数据传输接口。线缆结构的数据传输导线中具有两条光缆，两条光缆分别与矿用地质钻孔雷达探测系统和钻孔成像探测系统一一对应。
其中，还包括探测辅助装置，该探测辅助装置包括线架2、深度记录仪3、导向轮6、碳素纤维制造的探测推杆10；所述雷达探测天线4连接在探测推杆10上；所述导向轮6设在雷达探测天线4的外壳上；所述钻孔成像镜头5固定在雷达探测天线4前端。
其中，线架2呈轮式收线盘结构；线架2上设有相互连通的数据输入接口和数据输出接口，第一数据传输导线11由两段组成，数据输入接口通过所述第一数据传输导线11中的第一段对应与雷达探测天线4和钻孔成像镜头5连接；数据输出接口通过所述第一数据传输导线11的第二段对应与矿用地质钻孔雷达探测系统主机和钻孔成像探测系统主机连接。雷达探测天线4包括发射天线和接收天线，发射天线和接收天线通过螺纹卡套7固定连接，发射天线位于前端，接收天线位于后端；所述钻孔成像镜头5固定在发射天线的前端。其中，发射天线和接收天线的外壳上均设有一所述导向轮6。所述深度记录仪3通过第二数据传输导线9与控制主机1的深度记录接口连接，第二数据传输导线9采用单根光缆线。
实施例2，参见图2，控制主机1的矿用地质钻孔雷达探测系统主机1a和钻孔成像探测系统主机1b中之一为上位机，另一为下位机，上位机通过第一数据线1e与触摸屏1d连接；上位机通过通信电缆1c与下位机连接；深度记录接口设在上位机上；控制主机1的触摸屏1d具有独立的两个显示区，分别为左边显示区1da和右边显示区1db，两个显示区分别对应上位机和下位机。
本实施例的中，矿用地质钻孔雷达探测系统主机1a为上位机；也可将钻孔成像探测系统主机1b作为上位机。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
