煤矿井下钻孔轨迹测量技术的研究

杨建中

（汾西矿业集团两渡煤业，山西 灵石 031302）

引言

随着煤矿采掘深度的增加，井下布置的各类钻孔数量以及钻进长度均呈递增趋势，掌握钻孔实际轨迹情况对提高超前地质勘探、瓦斯以及水害治理等均有较为明显的促进意义[1-2]。传统使用的有缆测量及数据传输方式由于测量过程繁琐、故障率高等问题，已经不能满足煤矿高效生产的需要[3]。采用便于施工、智能化以及成图效果好的钻孔轨迹测量技术可显著提升钻孔轨迹测量效果[4-5]。为此，本文提出采用MEMS 陀螺代替传统的传感器进行钻孔轨迹测量，通过蓝牙传输方式代替有线传输实现数据通信，同时通过CAD 成图、三维可视化技术实现钻孔轨迹直观显现，便于对后续钻孔轨迹分析。

1 钻孔轨迹测量技术

钻孔轨迹测量为空间轨迹测量的一部分，涉及到的技术包括有坐标体系构建与转换、钻孔轨迹参数选择以及拟合算法等。

1.1 钻孔轨迹计算方法

一般情况下钻孔测量中坐标系原点为钻孔开孔位置，X、Y、Z 分别为正北、正东以及垂向方向。井下钻孔钻进时单节钻杆长度一般为1～3 m，点距为1～3 m。以钻孔开孔位置为坐标原点，结合点与点间的空间位置关系以及测量参数即可求出每个测量点的空间位置坐标。钻孔测量点坐标常用的计算方法有均角全距法、全角半距法以及曲率半径法等类型，具体各种测量方法的效果对比情况见表1。可以看出，曲率半径法虽计算耗时最长，但计算精度较高。为此，提出将曲率半径法应用到钻孔轨迹测量中。……