一种无线钻孔窥视仪装置及方法与流程

本发明涉及煤矿技术领域，具体涉及一种适用于探测厚煤层顶板上覆围岩、巷道顶板离层、钻孔质量、水压致裂效果的无线钻孔窥视仪装置及方法。

背景技术：

煤矿进行煤柱钻孔、水压致裂等工作时，需要进准探测巷道围岩以及煤层顶板的岩层结构，包括岩层属性、岩层完成程度和裂隙发育状况，以便为巷道支护和水压致裂提供依据。

有线钻孔窥视仪已广泛应用于煤矿生产、巷道支护设计时的地质条件评估，主要用于检测顶板及上覆围岩地质构造、巷道顶板离层、钻孔质量、水压致裂效果等，尤其对钻孔质量、水压致裂效果以及工作面顶板岩层构造的探测，都可以通过显示器直观、清晰的显示。通过数码记录仪，存在计算机中供技术人员分析，及时作出客观判断和决策，既可尽量避免事故的发生，又可作为巷道的支护形式和参数依据，减少不必要的投入，录像、图像资料可保存做永久记录。采用钻孔窥视仪是探测顶板及上覆围岩地质条件的一种可靠的方法。

目前有线钻孔窥视仪器的技术成熟，生产的厂家、型号也比较多，但基本结构一般包括光电探头、推送杆、固定装置、隔爆箱、显示器和(或)录像机、电缆线等几个部分。煤矿常用的钻孔窥视仪光电探头直径一般为φ22mm，钻孔直径φ28mm，推送杆直径20mm，推送杆材料一般为金属不锈钢管，钢管长度1m。钻孔深度一般为10-20m，电缆线直径5mm，电缆线内部有光电探头的电源线和向主机输送信号的数据线，内置电池可工作6小时。

煤矿在进行水压致裂前，需要提前对顶板岩层地质构造进行探测，以便选择合适的位置进行水压致裂。对顶板进行钻孔窥视的基本程序是，首先用钻机从顶板向上打钻孔，然后用水把钻孔冲洗干净，接着开启钻孔窥视仪，进行窥视。由于有线钻孔窥视仪受到电缆线长度的限制，一般只能窥视20m左右的钻孔，导致上覆围岩地质构造、巷道顶板离层、钻孔质量、水压致裂效果无法进行探测，从而影响煤矿安全生产。

技术实现要素：

技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、窥视深度不受限制、故障率低和无线钻孔窥视仪装置及方法。

技术方案：本发明的一种无线钻孔窥视仪装置，包括钻孔窥视仪主机、电源充电器、数据传输线和防爆箱，与钻孔窥视仪主机配套使用的探测器，所述的钻孔窥视仪主机包括：依次设在防爆箱内与电源充电器相连的充电器卡槽、与数据线相连卡槽、主机显示屏、充电卡槽、usb接口、主机开机键、显示屏开机键、配对键、清零键、开始键、暂停键和截图键；所述的探测器包括圆柱形推送杆和摄像探头，摄像探头安放在充电卡槽内，摄像探头上设有摄像探头开机键，摄像探头的下端部设有摄像探头螺纹孔和充电触头，圆柱形推送杆上设有推送杆螺纹头以及推送杆螺纹孔，摄像探头与圆柱形推送杆螺纹相连；

通过主机开机键控制钻孔窥视仪工作，由显示屏开机键显示钻孔窥视仪工作信息；配对键通过控制摄像探头与钻孔窥视仪主机无线信号配对；清零键通过对摄像探头的位移距离进行清零；开始键无线控制摄像探头开始工作和结束工作；暂停键控制无线摄像探头暂停工作；截图键无线控制摄像探头工作中截图实时图景，摄像探头开机键与摄像探头相连，控制摄像探头工作；摄像探头内设有与充电触头相连的防爆电池，为摄像探头进行充电。

所述的摄像探头的底部螺纹孔深为10mm，钻孔直径为30-50mm。

所述圆柱形推送杆长为1200mm，直径为20mm；推送杆螺纹头直径为6mm，长10mm；推送杆螺纹孔为深10mm，直径为6mm。

.实施上述无线钻孔窥视仪装置的无线钻孔窥视仪方法，包括如下步骤：

(1)根据煤层信息数据，选择较完整的顶板或煤柱进行探测；

(2)施工钻孔：用钻机从顶板向上打钻孔，钻头直径稍大于或等于摄像探头的直径，保证摄像探头与钻孔直径相适应，然后将钻孔用水冲洗干净；

(3)进行窥视：打开钻孔窥视仪主机，按主机开机键，再按显示屏开机键将主机显示器打开，将摄像探头从充电卡槽中取出并按摄像探头开机键，此时显示器将会显示请连接摄像探头，将摄像探头靠近钻孔窥视仪主机，通过按配对键，将钻孔窥视仪主机与摄像探头通过无线信号配对，配对成功则显示已成功连接；先用一根圆柱形推送杆与摄像探头螺纹孔连接，然后把另一根圆柱形推送杆与第一根圆柱形推送杆的螺纹孔连接，拧紧，将摄像探头放置在钻孔处，同时，在钻孔窥视仪主机上先后按下清零键和开始键，此时，用圆柱形推送杆将摄像探头送入钻孔进行窥视，若圆柱形推送杆的长度不够，续接下一根圆柱形推送杆，直到达到钻孔的最深处；

(4)将摄像探头送入钻孔窥视过程中，需要截图时，按下暂停键，再按下截图键，再按暂停键，继续对钻孔进行窥视，直至钻孔窥视工作结束；

(5)退出所有送入钻孔内的圆柱形推送杆，旋转退出钻孔外的圆柱形推送杆与上一根圆柱形推送杆的螺纹连接，最后卸掉最一根推圆柱形推送杆上的摄像探头；

(6)将摄像探头放回主机充电沟槽通过充电触头进行充电，将数据线从数据线卡槽中取出，一头连接到usb接口，另一头与电脑相连，进行窥视影视资料传输，传输完毕后，把数据线断开并放入卡槽，从充电器卡槽中取出充电器，给钻孔窥视主机进行充电。

钻孔窥视仪所适应工作条件：环境温度：0～40℃；平均相对湿度：不大于95％(+25℃)；大气压力为80～106kpa。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明解决了采用一般有线钻孔窥视仪进行探测时，受制于电缆线长度不够导致无法进行厚煤层顶板上覆围岩、巷道顶板离层、钻孔质量、水压致裂效果探测这类问题。

(2)本发明解决了电缆线与推送杆在向钻孔内推送被钻孔卡到以致无法观测的问题；同时，由于推送杆为空心推送杆，即使摄像探头在推送过程中遇到钻孔突然坍塌，也不会影响影像资料的传输。

(3)本发明充分考虑了当前使用者在井下探测时的需要，设备结构精巧、操作简便、易于携带、维护方便、故障率低，无需使用连接线将钻孔窥视仪主机和摄像探头相连，直接通过无线传输模块进行配对传输视频影像。

(4)本发明将操作系统部分进行重新设置，保证在连续窥视过程中随时可以截图保存，极大程度地简化程序，方便使用。

附图说明

图1为本发明的无线钻孔窥视仪装置结构示意图；

图2为本发明的无线钻孔窥视仪装置配套用推送装置示意图；

图3为图1中的摄像探头ⅰ—ⅰ剖面图；

图4为图1中的推送杆ⅱ—ⅱ剖面图；

图5为无线钻孔窥视仪装置在井下具体实施示意图。

图中：1-钻孔窥视仪主机；2-摄像探头；3-防爆箱；4-充电器卡槽；5-数据线卡槽；6-主机显示屏；7-充电卡槽；8-usb接口；9-充电触头；10-主机开机键；11-显示屏开机键；12-摄像探头开机键；13-配对键；14-清零键；15-开始键；16-暂停键；17-截图键；18-钻孔；19-推送杆；20-推送杆螺纹头；21-摄像探头螺纹孔；22-推送杆的螺纹孔。

具体实施方式

本发明结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：

如图1图2所示，本发明的无线钻孔窥视仪装置，主要由钻孔窥视仪主机1、电源充电器、数据传输线和防爆箱3、与钻孔窥视仪主机1配套使用的探测器构成，所述的钻孔窥视仪主机1包括：依次设在防爆箱3内与电源充电器相连的充电器卡槽4、与数据线相连卡槽5、主机显示屏6、充电卡槽7、usb接口8、主机开机键10、显示屏开机键11、配对键13、清零键14、开始键15、暂停键16和截图键17；所述的探测器包括圆柱形推送杆19和摄像探头2，所述的摄像探头2的底部螺纹孔深为10mm，钻孔18的直径为30-50mm。摄像探头2安放在充电卡槽7内，摄像探头2上设有摄像探头开机键12，摄像探头2的下端部设有摄像探头螺纹孔21和充电触头9，如图3所示。圆柱形推送杆19上设有推送杆螺纹头20以及推送杆螺纹孔22，如图4所示。摄像探头2与圆柱形推送杆19螺纹相连；所述圆柱形推送杆19长为1200mm，直径为20mm；推送杆螺纹头20直径为6mm，长10mm；推送杆螺纹孔22为深10mm，直径为6mm。

通过主机开机键10控制钻孔窥视仪工作，由显示屏开机键11显示钻孔窥视仪工作信息；配对键13通过控制摄像探头2与钻孔窥视仪主机1无线信号配对；清零键14通过对摄像探头2的位移距离进行清零；开始键15无线控制摄像探头2开始工作和结束工作；暂停键16无线控制摄像探头2暂停工作；截图键17无线控制摄像探头2工作中截图实时图景，摄像探头开机键12与摄像探头2相连，控制摄像探头2工作；摄像探头2内设有与充电触头相连的防爆电池，为摄像探头2进行充电。

本发明的无线钻孔窥视仪方法，具体步骤如下：

(1)根据煤层信息数据，选择较完整的顶板或煤柱进行探测；

(2)施工钻孔：用钻机从顶板向上打钻孔，钻头18的直径稍大于或等于摄像探头2的直径，如图5的示。钻头直径为30-50mm，保证摄像探头2与钻孔直径相适应，钻孔深度为实际观测的深度，然后将钻孔用水冲洗干净；

(3)进行窥视：打开钻孔窥视仪主机1，按主机开机键10，再按显示屏开机键11将主机显示器6打开，将摄像探头2从充电卡槽7中取出并按摄像探头开机键12，此时显示器将会显示请连接摄像探头，将摄像探头2靠近钻孔窥视仪主机1，通过按配对键13，将钻孔窥视仪主机1与摄像探头2通过无线信号配对，配对成功则显示已成功连接；先用一根圆柱形推送杆19与摄像探头螺纹孔21连接，然后把另一根圆柱形推送杆19与第一根圆柱形推送杆19的螺纹孔22连接，拧紧，将摄像探头2放置在钻孔处，同时，在钻孔窥视仪主机1上先后按下清零键14和开始键15，此时，用圆柱形推送杆19将摄像探头2送入钻孔18进行窥视，若圆柱形推送杆19的长度不够，续接下一根圆柱形推送杆19，直到达到钻孔的最深处；

(4)将摄像探头2送入钻孔窥视过程中，需要截图时，按下暂停键16，再按下截图键17，再按暂停键16，继续对钻孔进行窥视，直至钻孔窥视工作结束；

(5)窥视工作结束后，退出所有送入钻孔内的圆柱形推送杆19，旋转退出钻孔外的圆柱形推送杆19与上一根圆柱形推送杆19的螺纹连接，最后卸掉最一根推圆柱形推送杆19上的摄像探头。

(6)将摄像探头2放回主机充电沟槽7通过充电触头9进行充电，将数据线从卡槽5取出，一头连接到usb接口8，另一头与电脑相连，进行窥视影视资料传输，传输完毕后，把数据线断开并放入卡槽5，从充电器卡槽4中取出充电器，给钻孔窥视主机1进行充电。

钻孔窥视仪所适应工作条件：环境温度：0～40℃；平均相对湿度：不大于95％(+25℃)；大气压力为80～106kpa。