钻孔成像仪在掘进工作面的应用

2018-08-02徐莉军

机械管理开发 2018年7期

徐莉军

（阳泉煤业（集团）有限责任公司一矿，山西阳泉 045008）

引言

阳煤一矿是核定生产能力750万t/年的大型矿井，每年的开掘进尺超过32 000 m，其中包括不同类型和地质资料的巷道。在繁多的巷道施工和支护设计时，需要巷道的地质资料和顶板具体岩性结构进行分析和参考。阳煤一矿原来的顶板探测采用取芯套筒进行采集分析，由于施工复杂，耗费大量人力和物力，且顶板情况复杂多变，岩性松软破碎等原因，造成取芯效果不佳。不能给巷道的支护设计提供可靠的地质资料，同时也给巷道的顶板管理带来了困难。为改变这种现状，阳煤一矿积极试验并推广了矿压钻孔成像仪，很好地解决了上述问题。

1 钻孔成像仪基本资料

1.1 钻孔成像仪组成及用途

钻孔成像仪的组成见图1。其主要用来探测地质构造，如断层、裂隙；探测煤层及其顶板岩层的岩性、厚度；探测巷道及采煤工作面顶板离层的位置、间隙的大小及顶板的错位、破碎情况，为巷道支护及顶板管理提供依据；探测瓦斯钻孔、地质钻孔的钻孔质量。

1.2 钻孔成像仪工作面原理

用于煤矿井下采掘巷道、回采工作面、需要井下探测地质构造的地方。通过CCD将岩层钻孔内实测图像，由电缆线传输到显示器并显示出来，并可用记忆卡将图像存贮起来。通过计算机对实测图像的对比，可描述出巷道围岩离层、错位、破裂变化情况。

1.3 钻孔成像仪技术参数

适用孔深为25 m（可测试孔深）；适用孔状为垂直孔、水平孔、斜孔、俯、仰角孔；探头外径为25 mm，钻孔直径≥28 mm（可根据需求定制探测轨迹一体仪）；工作电压为7.2 V（直流），电流为1 000 mA；深度计数精度为1 mm（自动实时显示探测深度）；供电电源为内置高性能、可充电的镍氢电池的MH-NI型SP7.2 V。本钻孔成像仪，不能使用其他型号的电池电源，可连续工作10 h；探头（摄像仪）电视线700 TVL，探头照度0.1 lux；3.5英寸液晶屏显示，16 G内存；对特殊位置可以拍摄高清照片；主机长220 mm、宽 140 mm、高 80 mm、重 2.5 kg；探头直径 25 mm、长100 mm、重 150 g。

2 使用方法

1）探孔：探孔Φ28 mm以上，深度根据需要打钻孔。将探头通过导杆送到孔口。按照螺纹方向，依次连接导杆。

2）摄像：将主机固定在箱体指定位置，将摄像仪连接“摄像/充电”接口，将深度计数器连接“深度/数据”接口，将摄像仪线缆放置在滚轮凹槽内，通过松、紧活动轮固定通讯线缆在凹槽内，并且方向只能是摄像仪探头朝外，将探头固定在导杆上，然后按“开机”键开机，进入录像模式待机画面。

3）录像模式：将探头放置钻孔并安装好第一根导杆后，在待机画面，按“录像”键屏幕上闪烁显示“REC”，表示开始录像，此时S：xxx-xxx m显示为初始深度（也可提前手工滑动固定滚轮，使数据复位显示为S：000-000 m）。探测时只需使通讯线缆带动深度计数器滑轮转动，显示屏即可实时显示并录制保存当前岩层状况及岩层深度，并显示当前时间及录制时间。再按“录像”键结束录像状态，并自动保存录制文件。此时恢复到录像模式待机状态。

4）拍照功能：在录像模式待机状态下，按“选择/拍照”键，可以对当前位置拍照、自动保存图片，并恢复到录像模式待机画面。

5）特别提示：在录像状态下禁止直接按“关机”键关机，关机请退出录像状态。在放像时注意，如果录像超过30 min，设备自动剪辑成每30 min一个片段。存放期超过3年的产品，在使用前应逐台检验，重新进行出厂检验。

3 操作注意事项

在仪器操作的过程中，每操作一个键都要等此键的功能执行完再操作下一个键，操作速度太快会出现死机现象。成像仪不得超量程使用，否则摄像仪出现超程故障。本机采用液晶屏显示，在观察时尽量正视观察窗口。矿用钻孔成像仪的信号传输是通过电缆线进行，携带和使用过程中，不得用尖锐的硬物碰撞电缆线。下井前必须充满电，以保证井下正常工作，禁止在井下给电池充电。探测完毕，上井后及时将图像通过计算机取出。取出图像后，可以将内存的图像删除。显示器窗口及探头前防爆玻璃禁止用硬物撞击。

4 使用效果分析

4.1 应用情况

钻孔成像仪在阳煤一矿各类巷道进行了多次探测，在高抽巷对复合顶板进行探测；在回采顺槽对煤层顶板进行探测；在动压巷道进行岩性破碎和围岩松动圈进行探测；在地质构造段进行岩性分析和含水层探测。通过多次探测和地质资料分析，对掘进工作面顶板基本有了准确完整的判断，见图2。为工作面顶板支护设计提供了详细的地质资料，为矿井的顶板管理，尤其地质构造段的管理提供了依据。