一种中深孔偏移度测量装置的制作方法

本发明涉及一种中深孔偏移度测量装置，属于采矿测试技术领域。

背景技术：

在矿石地下开采过程中，大量采用中深孔落矿的采矿方法时，凿岩机钻凿的中深装药炮孔通常会因为各种原因(凿岩机本身钻凿方位控制性能、人为误差、岩层力学特性变化等)，使得形成的炮孔轴线与设计方向发生偏移，从而导致爆破质量(包括爆破范围控制、爆破矿岩块度控制、矿石的贫损指标等)显著降低。因此，在装药爆破前准确了解炮孔的成孔质量(主要是炮孔轴线轨迹位置)是必要的，以便预测爆破控制范围，确定是否采取补救措施。但现有的陀螺倾斜仪、磁性倾斜仪等主要适用于下向大直径地质勘探钻孔的弯曲偏移状态测量的传统手段无力解决地下采矿作业中的小直径、上向中深炮孔的测量问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种中深孔偏移度测量装置。该装置和方法解决了小直径、上向炮孔的弯曲偏移状态测量问题，本发明通过以下技术方案实现。

一种中深孔偏移度测量装置，包括测力部件组1、驱动部件组2、材料梁杆3、定位部件26和检测系统；

所述测力部件组1为3组以上测力部件组成，测力部件径向对称分布设置于材料梁杆3一端底部，测力部件包括油缸体5、液压传感器6、注液管7、阀针8、活塞固定销9、万向轮10和活塞25，活塞25一端固定在材料梁杆3上，另一端通过活塞固定销9置于油缸体5中，液压传感器6、注液管7均设置于油缸体5的侧壁上，并位于油缸体5的容腔段；注液管7上设有阀针8，油缸体5侧部设有万向轮10；

所述驱动部件组2为3组以上驱动部件组成，径向对称分布设置于材料梁杆3的一端顶部，驱动部件包括小轮11、轮轴12、轮轴滑动槽13、推拉叉14、轮架15、滑销16、滑销滑槽17、压簧18、挡板19、软轴20、驱动电机21、电机座22、电机座槽23和行程反向开关27，材料梁杆3上设置有两片相向的挡板19，挡板19内部设有驱动部件组2，每个驱动部件的两片轮架15固定在材料梁杆3上，每片轮架15上均设有轮轴滑动槽13和滑销滑槽17，轮轴滑动槽13与小轮11上的轮轴12配合，滑销滑槽17通过滑销16与推拉叉14配合，推拉叉14的分叉端固定于轮轴12上，推拉叉14底部通过压簧18连接材料梁杆3，电机座22固定设置于材料梁杆3上，电机座22上设有电机座槽23，且电机座22与电机座槽23轴线斜交，电机座槽23上设有驱动电机21，驱动电机21与软轴20连接，各驱动部件间的小轮11通过软轴20连接串接，材料梁杆3顶部端部设有行程反向开关27；

定位部件26包括轮架15通孔、光电对管和小轮11通孔，轮架15通孔上设有光电对管，当小轮11转动一周时小轮11通孔轴线与轮架15通孔同轴线；

检测系统包括采样处理模块、信号处理模块、控制器和数据处理模块，采样处理模块分别电连接光电对管和液压传感器6，采样处理模块依次连接信号处理模块、控制器和数据处理模块，控制器电连接注液管7上的电磁阀。

所述材料梁杆3为小弹性模量材料。

一种中深孔偏移度测量装置，包括驱动部件组2、材料梁杆3、定位部件26、从动轮组28、测力件和检测系统；

所述驱动部件组2为3组以上驱动部件组成，径向对称分布设置于材料梁杆3的一端顶部，驱动部件包括小轮11、轮轴12、轮轴滑动槽13、推拉叉14、轮架15、滑销16、滑销滑槽17、压簧18、挡板19、软轴20、驱动电机21、电机座22、电机座槽23和行程反向开关27，材料梁杆3上设置有两片相向的挡板19，挡板19内部设有驱动部件组2，每个驱动部件的两片轮架15固定在材料梁杆3上，每片轮架15上均设有轮轴滑动槽13和滑销滑槽17，轮轴滑动槽13与小轮11上的轮轴12配合，滑销滑槽17通过滑销16与推拉叉14配合，推拉叉14的分叉端固定于轮轴12上，推拉叉14底部通过压簧18连接材料梁杆3，电机座22固定设置于材料梁杆3上，电机座22上设有电机座槽23，且电机座22与电机座槽23轴线斜交，电机座槽23上设有驱动电机21，驱动电机21与软轴20连接，各驱动部件间的小轮11通过软轴20连接串接，材料梁杆3顶部端部设有行程反向开关27；

从动轮组28除驱动电机21、电机座22、电机座槽23和行程反向开关27外其他结构连接及位置结构与驱动部件组2相同；

定位部件26包括轮架15通孔、光电对管和小轮11通孔，轮架15通孔上设有光电对管，当小轮11转动一周时小轮11通孔轴线与轮架15通孔同轴线；

测力件由一组三个以上的应变传感器24组成，应变传感器24位于材料梁杆3轴线中部径向对称布置；

检测系统包括采样处理模块、信号处理模块、控制器和数据处理模块，采样处理模块分别电连接光电对管和应变传感器24，采样处理模块依次连接信号处理模块、控制器和数据处理模块。

所述材料梁杆3为小弹性模量材料。

本发明的工作过程是：

(1)首先将驱动部件组2置于炮孔4，驱动部件组中的驱动电机21外接电源或内置电池，置入时，向驱动部件组2推动小轮11压缩压簧18，使驱动部件组2整体的径向尺寸小于炮孔4(驱动部件组2中的压簧18、轮轴滑动槽13及滑销滑槽17可使得装置在一定范围内适应不同直径的炮孔4，并使得小轮11与炮孔4壁具有较好的滚动摩擦力)，将其推入炮孔4；

(2)测力部件组1置入炮孔4前，将注液管7与另配的油泵通过油管连接，打开注液管7上设置的阀针8，松开活塞固定销9；

(3)将测力部件组1放置到炮孔4中，置入时，通过推动万向轮10，挤压排出油缸体5中的部分油液，使得整个测力部件组3的径向尺寸小于炮孔4直径，将其推入炮孔4；

(4)打开检测系统，启外部油泵，对油缸体5注油，当检测到测力部件组1中的每个油缸体5压力都相等时，关闭电磁阀以及注液管7；

(5)打开驱动部件组2电源开关，整个装置在驱动部件组2的牵引下，在炮孔内移动，同时，炮孔外测试系统实时采集各液压传感器6的压力变化数据及受定位部件26的炮孔轴向位置数据；

(7)当整个装置移动到炮孔顶端时，位于装置前端部的行程反向开关27产生碰触，整个装置在驱动电机的推动下，向炮孔外移动退出；最后通过检测系统对数据进行处理，确定炮孔4弯曲轨迹(包括弯曲方向和弯曲度等)。

上述检测系统包括采样处理模块、信号处理模块、控制器和数据处理模块均采用现有技术实现。

本发明的有益效果是：由于整个装置体积可大可小和具有径向张力的结构形式，适应于现有任何直径、任何方位的炮孔或钻孔的测量，结构简单，成本较低，可在较狭小的工作面上多个装置同时工作，并辅以多通道孔外微型计算机采样系统，可大为减少测量作业时间。

附图说明

图1是本发明位于炮孔直线段状态示意图；

图2是本发明位于炮孔弯曲段状态示意图；

图3是本发明整体结构示意图；

图4是本发明测力部件组结构示意图；

图5是本发明驱动部件组结构示意图；

图6是本发明驱动部件组局部放大图；

图7是本发明驱动部件组和从动轮组结构示意图；

图8是本发明定位部件位置结构示意图。

图中：1-测力部件组，2-驱动部件组，3-材料梁杆，4-炮孔，5-油缸体，6-液压传感器，7-注液管，8-阀针，9-活塞固定销，10-万向轮，11-小轮，12-轮轴，13-轮轴滑动槽，14-推拉叉，15-轮架，16-滑销，17-滑销滑槽，18-压簧，19-挡板，20-软轴，21-驱动电机，22-电机座，23-电机座槽，24-应变传感器，25-活塞，26-定位部件，27-行程反向开关，28-从动轮组。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1至6、8所示，该中深孔偏移度测量装置，包括测力部件组1、驱动部件组2、材料梁杆3、定位部件26和检测系统；

所述测力部件组1为3组测力部件组成，测力部件径向对称分布设置于材料梁杆3一端底部，测力部件包括油缸体5、液压传感器6、注液管7、阀针8、活塞固定销9、万向轮10和活塞25，活塞25一端固定在材料梁杆3上，另一端通过活塞固定销9置于油缸体5中，液压传感器6、注液管7均设置于油缸体5的侧壁上，并位于油缸体5的容腔段；注液管7上设有阀针8，油缸体5侧部设有万向轮10；

所述驱动部件组2为3组驱动部件组成，径向对称分布设置于材料梁杆3的一端顶部，驱动部件包括小轮11、轮轴12、轮轴滑动槽13、推拉叉14、轮架15、滑销16、滑销滑槽17、压簧18、挡板19、软轴20、驱动电机21、电机座22、电机座槽23和行程反向开关27，材料梁杆3上设置有两片相向的挡板19，挡板19内部设有驱动部件组2，每个驱动部件的两片轮架15固定在材料梁杆3上，每片轮架15上均设有轮轴滑动槽13和滑销滑槽17，轮轴滑动槽13与小轮11上的轮轴12配合，滑销滑槽17通过滑销16与推拉叉14配合，推拉叉14的分叉端固定于轮轴12上，推拉叉14底部通过压簧18连接材料梁杆3，电机座22固定设置于材料梁杆3上，电机座22上设有电机座槽23，且电机座22与电机座槽23轴线斜交，电机座槽23上设有驱动电机21，驱动电机21与软轴20连接，各驱动部件间的小轮11通过软轴20连接串接，材料梁杆3顶部端部设有行程反向开关27；

定位部件26包括轮架15通孔、光电对管和小轮11通孔，轮架15通孔上设有光电对管，当小轮11转动一周时小轮11通孔轴线与轮架15通孔同轴线；

检测系统包括采样处理模块、信号处理模块、控制器和数据处理模块，采样处理模块分别电连接光电对管和液压传感器6，采样处理模块依次连接信号处理模块、控制器和数据处理模块，控制器电连接注液管7上的电磁阀。其中材料梁杆3为小弹性模量材料(例如橡胶材料等)。

实施例2

如图7所示，该中深孔偏移度测量装置，包括驱动部件组2、材料梁杆3、定位部件26、从动轮组28、测力件和检测系统；

所述驱动部件组2为3组驱动部件组成，径向对称分布设置于材料梁杆3的一端顶部，驱动部件包括小轮11、轮轴12、轮轴滑动槽13、推拉叉14、轮架15、滑销16、滑销滑槽17、压簧18、挡板19、软轴20、驱动电机21、电机座22、电机座槽23和行程反向开关27，材料梁杆3上设置有两片相向的挡板19，挡板19内部设有驱动部件组2，每个驱动部件的两片轮架15固定在材料梁杆3上，每片轮架15上均设有轮轴滑动槽13和滑销滑槽17，轮轴滑动槽13与小轮11上的轮轴12配合，滑销滑槽17通过滑销16与推拉叉14配合，推拉叉14的分叉端固定于轮轴12上，推拉叉14底部通过压簧18连接材料梁杆3，电机座22固定设置于材料梁杆3上，电机座22上设有电机座槽23，且电机座22与电机座槽23轴线斜交，电机座槽23上设有驱动电机21，驱动电机21与软轴20连接，各驱动部件间的小轮11通过软轴20连接串接，材料梁杆3顶部端部设有行程反向开关27；

从动轮组28除驱动电机21、电机座22、电机座槽23和行程反向开关27外其他结构连接及位置结构与驱动部件组2相同；

定位部件26包括轮架15通孔、光电对管和小轮11通孔，轮架15通孔上设有光电对管，当小轮11转动一周时小轮11通孔轴线与轮架15通孔同轴线；

测力件由一组三个应变传感器24组成，应变传感器24位于材料梁杆3轴线中部径向对称布置；

检测系统包括采样处理模块、信号处理模块、控制器和数据处理模块，采样处理模块分别电连接光电对管和应变传感器24，采样处理模块依次连接信号处理模块、控制器和数据处理模块。其中材料梁杆3为小弹性模量材料(例如橡胶材料等)。

该中深孔偏移度测量装置的工作原理为：

装置在驱动部件组2的牵引下在炮孔内运动，当其经过炮孔弯曲变形部分时，材料梁杆3随之发生弯曲变形，导致应变传感器24中的敏感器件(如电阻应变片等)压缩或拉伸变形，径向对称布置于材料梁杆3轴线中部的应变传感器24中各传感器将具有相应的不同输出，根据此不同输出和相应变化，即能获知炮孔的弯曲方向和弯曲程度；对于所测变形对应的炮孔轴线方向位置，则通过定位部件26实现。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。