一种钻孔电视成像仪配套的裂隙测量装置的制作方法

本实用新型涉及钻孔电视成像仪。

背景技术：

钻孔电视成像仪作为一种辅助勘察手段，在煤炭开采及一些地下工程中被广泛使用，它通过摄像头采集钻孔孔壁全景图像，以使工程技术人员能获取地层的岩性种类、岩层厚度、裂隙发育情况等信息。

裂隙发育情况是评价岩层力学性能好坏的重要指标，准确测量出裂隙方位与开度十分重要。就目前使用的钻孔电视成像仪来说，受到其摄像头结构的限制，只能通过钻孔摄像头观察到孔壁岩石的全貌，而无法定量确定钻孔内裂隙的宽度、离层的宽度等一些构造节理信息，工程技术人员只能根据经验来评价钻孔内的裂隙发育情况以及离层宽度大小等信息，这种方式显然存在较大误差，无法满足要求。

针对上述问题，人们实用新型了一种钻孔电视三维成像仪，这种成像仪利用内置的后处理软件可以将环形孔壁图像拼接展开成平面图像。使用这种钻孔电视三维成像仪的关键是推进速度要均匀，如果摄像头的推进速度不匀速，展开的图像会有重叠或者不清晰，无法获得有效信息。而一些煤炭开采中的超前钻孔探测等工程中，由于工作条件较差，很难保证摄像头的匀速推进，给探测工作造成很大的不便。所以，这种钻孔电视三维成像仪在煤炭开采中的超前钻孔探测等工程中操作起来比较困难，效率较低。

技术实现要素：

为了克服现有钻孔电视三维成像仪在超前钻孔探测等工程中，因推进速度很难匀速，从而使操作起来比较困难，效率较低的技术缺陷，本实用新型提供一种钻孔电视成像仪配套的裂隙测量装置，用以定量探测钻孔的裂隙发育情况，为判断岩层移动情况提供有效依据。

本实用新型的技术方案为：

一种钻孔电视成像仪配套的裂隙测量装置，其特征在于，它包括：竖向的外筒和内筒以及电源控制箱；其中：

所述外筒是透明的外筒，外筒筒腔的上部设有反光镜片，反光镜片的镜面与外筒轴线夹角为45度，通过反光镜片能反射到透过外筒观测到的孔壁景像；反光镜片所处的高度对面的外筒内壁上设有刻度，刻度线上再间隔设置上半透明对比条纹，半透明对比条纹宽度依次递进，直到布满反光镜片所处的对面高度；外筒下部的筒壁内设有环向均匀分布的八个电磁铁，所有电磁铁线圈并联，并联后的两接头分别连接在两个金属键上；外筒下部内壁上设有两个对称的轴向的外筒导槽；两个金属键分别安装在两个对称的外筒导槽中；

所述的内筒为变径的内筒，内筒上部外径与外筒内径匹配，下部外径与外筒外径一致，内筒上部安装在外筒中且处于反光镜片以下部位，内筒外壁上设有与外筒导槽对应的内筒导槽，使上述安装在外筒导槽中的两个金属键也同时安装在内筒导槽中，金属键既限制内筒和外筒相互转动，又不影响内筒在外筒内沿轴向滑动；内筒腔用来安装钻孔电视成像仪的摄像头；内筒下部的筒壁内设有与外筒电磁铁对应的八个内筒电磁铁，所有电磁铁的线圈两接头也并联在上述的两个金属键上；当内筒和外筒电磁铁磁性相同/相反时，内筒携带摄像头在外筒内上/下移动；

所述的电源控制箱是在箱体内设有蓄电池、精确控制电流大小和方向的电流控制元件，电流控制元件的输出两极通过电开关和导线与上述的两个金属键电相连。

进一步，所述的内筒上设有用于固定钻孔电视成像仪摄像头的若干螺丝钉。

进一步，为了使摄像头清楚观察到孔壁情况，所述的外筒为防雾透明材料。

进一步，为了保护反光镜片，在反光镜片后面的空间内充满密实体。

本实用新型裂隙测量装置的使用方法，包括以下步骤：

第一步，钻孔探测时，首先使用钻孔成像仪对钻孔进行初次探测，并记录下钻孔裂隙破裂情况的深度位置；

第二步，然后，将摄像头固定于内筒上，对钻孔进行二次探测；开始探测前，打开电源控制箱的电开关，调节电流大小和方向，使摄像头距离反光镜片的距离达到最大；

第三步，将本实用新型的裂隙测量装置随着摄像头逐步下放到钻孔中的探测深度位置，在下放过程中，当观测到钻孔壁裂缝时，操作电开关，调节摄像头和反光镜片的距离，直至达到最佳摄像效果，进行录像，将外筒内壁上的刻度和对比条纹记录下来；记录完一处裂隙破裂情况后调节电流，使内筒和外筒相对移动，使反光镜片距离与摄像头前端距离达到最大，然后找到下一处裂隙重复上述操作，直至将钻孔壁上的所有钻孔裂隙破裂情况记录完毕；

第四步，通过分析录像结果，实现对拍摄裂缝宽度进行定量测量；

分析时，结合外部套筒内壁上的刻度和对比条纹对裂缝进行定量分析，具体方法是：

当所测裂缝和钻孔轴向夹角较大时，这时裂缝和刻度方向基本平行，通过刻度线直接读出裂缝宽度；

当裂缝和钻孔轴向夹角较小时，此时，不易直接使用刻度进行度量，采用对比条纹进行确定，选择与裂缝最为接近的对比条纹的宽度为所探测裂缝的宽度，若单个对比条纹的宽度达不到所探测的裂缝的宽度，可将多个对比条纹结合起来判定裂缝的宽度。

本实用新型的优点和有益效果是：

1、本实用新型利用反光镜原理，和现有钻孔电视成像仪配套使用，不但全程拍摄了钻孔壁上所有钻孔裂隙及离层等破裂情况，而且在处理分析录像结果时，不用像现有技术那样需要转换成平面图像，而是将拍摄到的裂隙与对比条纹或刻度直接比较从而得到裂隙宽度，所以不存在录像时需要匀速推进的苛刻条件。

2、本装置配套现有的钻孔电视成像仪使用，不用对现有的仪器进行改动，大大降低了使用成本；整个装置的设计精密，操作简单，配套现有钻孔电视成像仪使用时不影响现有的观察、录像功能。采用简单的光学原理，使平行于摄像头轴向的孔壁景像垂直入射摄像头，改善了观测效果，并实现了对孔壁裂隙及离层宽度的定量描述。

3、利用本实用新型方法同样可以定量测量离层宽度，测量时，可将多个对比条纹结合起来判定离层宽度。

附图说明

图1为实施例整体结构示意图；

图2是内筒结构示意图；

图3是图2的A-A截面示意图；

图4是外筒结构示意图；

图5是图4的B-B截面示意图；

图6是光学原理图；

图7是刻度与对比条纹布置图。

图中：1-摄像头，2-外筒电磁铁，3-螺丝钉，4-导线，5-外筒导槽，6-内筒导槽，7-蓄电池，8-电流控制元件，9-电开关，10-金属键，11-内筒电磁铁，12-箱体，13-刻度，14-对比条纹，15-反光镜片，16-钻孔壁，17-外筒，18-内筒，19-实体物，α为裂缝和钻孔轴向的夹角

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型中的一个实施例作进一步的描述：

如图1所示，一种与钻孔电视成像仪配套的裂隙测量装置，包括：外筒17、内筒18和电源控制箱；

所述外筒17构造如图4、图5所示，它是透明的外筒，外筒17腔的上部设有反光镜片15，反光镜片15的镜面与外筒17轴线夹角为45度，通过反光镜片15能反射到透过外筒17观测到的孔壁景像；反光镜片15所处的高度对面的筒壁上设有刻度13，刻度13上每间隔一毫米设置上半透明对比条纹14，半透明对比条纹14宽度从一毫米开始依次递进，每次递进一毫米，从而对比条纹宽度依次为一毫米、二毫米、三毫米…..以此类推，布置情况见图7，图7中示出了毫米刻度13共有五十条线，毫米刻度13上共布置八个对比条纹14，第八个对比条纹最宽达八毫米；外筒17腔下部的筒壁内设有环向均匀分布的八个外筒电磁铁2，所有电磁铁12的线圈并联，并联后的两接头分别连接在两个金属键10上；外筒17下部内壁上设有两个对称的轴向的外筒导槽5；两个金属键10分别安装在两个对称的外筒导槽5中；

所述的内筒18构造如图2、图3所示，它为变径的内筒，内筒18上部外径与外筒17内径匹配，下部外径与外筒17外径一致，内筒18上部安装在外筒17中且处于反光镜片15以下部位，内筒18外壁上设有与外筒导槽5对应的内筒导槽6，使上述两个金属键10也同时安装在内筒导槽中6，金属键10即限制内筒18和外筒17相互转动，但又不影响内筒18在外筒17内沿轴向滑动；内筒18腔用来安装钻孔电视成像仪的摄像头1；内筒18下部的筒壁内设有与外筒电磁铁2对应的八个内筒电磁铁11，所有内筒电磁铁11的线圈两接头也并联在上述的两个金属键10上；当内筒18和外筒17的电磁铁磁性相同/相反时，内筒18携带摄像头1在外筒17内上/下移动；

所述的电源控制箱是在箱体12内设有蓄电池7以及精确控制电流大小和方向的电流控制元件8，电流控制元件8的输出两极通过电开关9和导线4与上述的两个金属键10电相连。

进一步，所述的内筒18上设有用于固定钻孔电视成像仪摄像头1的若干螺丝钉3。

进一步，为了使摄像头1清楚观察到钻孔壁16情况，所述的外筒17为防雾透明材料。

进一步，为了保护反光镜片15，在反光镜片15后面的空间内充满密实体物19。

本实用新型的裂隙测量装置使用方法，包括以下步骤：

第一步，钻孔探测时，首先使用钻孔成像仪的摄像头1对钻孔进行初次探测，并记录下钻孔裂隙破裂情况的深度位置。

第二步，然后，将摄像头1固定于内筒18上，对钻孔进行二次探测；开始探测前，打开电源控制箱的电开关，调节电流大小和方向，使摄像头1距离反光镜片15的距离达到最大；

第三步，将本实用新型的裂隙测量装置随着摄像头1逐步下放到钻孔中的探测深度位置，在下放过程中，当观测到钻孔壁裂缝时，操作电开关，调节摄像头1和反光镜片15的距离，直至达到最佳摄像效果，进行录像，将外筒17内壁上的刻度和对比条纹完整记录下来；记录完一处裂隙破裂情况后调节电流，使内筒18和外筒17相对移动，使反光镜片15距离与摄像头1前端距离达到最大，然后找到下一处裂隙重复上述操作，直至将钻孔壁上的所有钻孔裂隙破裂情况记录完毕；

第四步，通过分析录像结果，实现对拍摄裂缝宽度进行定量测量；测量光学原理如图6所示；

分析时，结合外筒17内壁上的刻度和对比条纹对裂缝进行定量分析，具体方法是：

当所测裂缝和钻孔轴向夹角α较大时，这时裂缝和刻度方向基本平行，通过刻度线直接读出裂缝宽度；

当裂缝和钻孔轴向夹角α较小时，此时，不易直接使用刻度进行度量，采用对比条纹进行确定，选择与裂缝最为接近的对比条纹的宽度为所探测裂缝的宽度，若单个对比条纹的宽度达不到所探测的裂缝的宽度，可将多个对比条纹结合起来判定裂缝的宽度。