燕 斌

(中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西西安 710077)

0 引言

为了提高煤矿的安全性，加强煤矿井下瓦斯灾害和水害的预防及治理，钻探工艺是最有效的方法之一，其钻孔的成孔质量决定钻探工艺的效果及安全性。钻孔的开孔精度决定钻孔的成孔质量，因此，准确测量钻孔开孔姿态有助于煤矿瓦斯和水害预防及治理，一定程度上确保开采安全[1-4]。

钻机开孔测量参数主要包括方位角和倾斜角。目前，常采用的平移巷道中线法，需要采用直尺和量角仪等，操作复杂，测量时间较长，精度较差。2014年，林铁等研制了基于三轴一体化光纤陀螺的装备首次应用于煤矿井下的钻机开孔定位[5]，该装备测量精度较高，操作方便，满足煤矿井下的精度需求，但其三轴一体化光纤陀螺成本较高。2018年，燕斌等提出一种基于MEMS陀螺的新型钻机开孔定向仪[6-7]，解决了采用三轴光纤陀螺的钻孔定位成本较高的问题，但其对MEMS陀螺精度要求较高，生产制造难以满足实际需求。

针对上述问题，本文提出一种将单轴高精度光纤陀螺和低精度MEMS陀螺相结合方式的钻机开孔定向仪，既满足高精度需要又满足低成本需求，为煤矿行业的定向测量提供了一种新思路。

1 系统整体方案

针对煤矿井下特殊的应用，在保证钻机开孔实际测量精度下，必须兼顾成本、开发难度等综合情况，且煤矿井下施工钻场空间狭小，该仪器必须方便安装和拆卸，因此仪器结构和尺寸必须小，但同时要满足电池大小和容量的要求。……