(3.1.4)-3.1.4智能定向鉆探施工、地質(zhì)數(shù)據(jù)獲取與應(yīng)用

透明地質(zhì)智能定向鉆探施工、地質(zhì)數(shù)據(jù)獲取與應(yīng)用引言作為煤炭地質(zhì)保障系統(tǒng)的重要組成部分，煤礦坑道智能化鉆探在礦井災(zāi)害防治、智能開采透明工作面構(gòu)建等方面將發(fā)揮關(guān)鍵作用。坑道智能化鉆探與常規(guī)鉆探方法的重要區(qū)別在于智能鉆具的研發(fā)與應(yīng)用和鉆探數(shù)據(jù)的獲取與分析。一、煤礦坑道智能化鉆探技術(shù)現(xiàn)狀回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)穩(wěn)定組合定向鉆進(jìn)隨鉆測(cè)量定向鉆進(jìn)自動(dòng)化鉆進(jìn)一、煤礦坑道智能化鉆探技術(shù)現(xiàn)狀由于煤礦巷道條件的復(fù)雜性，鉆機(jī)無法實(shí)現(xiàn)對(duì)巷道環(huán)境的精準(zhǔn)感知和自主定位導(dǎo)航，鉆機(jī)行走、姿態(tài)調(diào)整等功能實(shí)現(xiàn)仍需人為輔助。1由于缺乏可靠的孔內(nèi)監(jiān)測(cè)儀器，對(duì)孔內(nèi)鉆進(jìn)工況的感知主要依賴鉆機(jī)液壓系統(tǒng)，存在明顯的滯后性，導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析到智能決策的無人化自主鉆進(jìn)施工。2由于無法實(shí)現(xiàn)對(duì)煤巖界面的精確識(shí)別，采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)施工鉆孔因自然造斜規(guī)律易觸頂或觸底，導(dǎo)致鉆孔軌跡不可控、鉆孔深度有限。3鉆場(chǎng)內(nèi)鉆機(jī)、孔口裝置、裝卸桿裝置等設(shè)備間的關(guān)聯(lián)程度弱，無法實(shí)現(xiàn)集成控制。4我國煤礦坑道智能化鉆探還處于初級(jí)研究階段二、煤礦坑道智能化鉆探技術(shù)發(fā)展框架當(dāng)前，煤礦坑道智能化鉆探仍處于從機(jī)械化向自動(dòng)化轉(zhuǎn)型的階段，未來應(yīng)圍繞精準(zhǔn)導(dǎo)向系統(tǒng)、數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、智能決策系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)，打造從孔底到孔口、從井下到地面的一體化坑道智能化鉆探平臺(tái)。二、煤礦坑道智能化鉆探技術(shù)發(fā)展框架精準(zhǔn)導(dǎo)向系統(tǒng)精準(zhǔn)導(dǎo)向系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)智能化鉆進(jìn)的關(guān)鍵，可依據(jù)鉆孔設(shè)計(jì)軌跡實(shí)現(xiàn)自主糾偏，主要由孔底旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向裝置、多參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。推靠式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)精準(zhǔn)導(dǎo)向系統(tǒng)二、煤礦坑道智能化鉆探技術(shù)發(fā)展框架數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)主要用于孔底地質(zhì)參數(shù)、幾何參數(shù)和工程參數(shù)測(cè)量：通過地質(zhì)參數(shù)測(cè)量獲取地層巖性、地層界面和地層富水特征等參數(shù)；通過幾何參數(shù)測(cè)量獲取鉆孔軌跡參數(shù)和導(dǎo)向工具姿態(tài)參數(shù)；通過工程參數(shù)，測(cè)量實(shí)時(shí)獲取孔底鉆壓、轉(zhuǎn)矩、橫向振動(dòng)、軸向振動(dòng)、環(huán)空壓力、溫度及轉(zhuǎn)速等參數(shù)。二、煤礦坑道智能化鉆探技術(shù)發(fā)展框架數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)可綜合評(píng)估孔內(nèi)工況環(huán)境和鉆具狀態(tài)，為鉆進(jìn)工藝參數(shù)調(diào)整提供重要數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)依托高可靠性數(shù)據(jù)解釋軟件對(duì)隨鉆測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理，提取關(guān)鍵有效信息，建立基于多維多參數(shù)聯(lián)合反演的模型，實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)過程的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)。利用數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)還可獲取目標(biāo)區(qū)域內(nèi)點(diǎn)、線等關(guān)鍵空間信息和斷層、陷落柱等重要地質(zhì)信息，指導(dǎo)建立三維可視化地質(zhì)模型，并綜合運(yùn)用實(shí)時(shí)傳輸?shù)碾S鉆測(cè)量信息對(duì)該地質(zhì)模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正，以更好地指導(dǎo)鉆孔施工，服務(wù)于礦井透明工作面構(gòu)建和智能化開采。二、煤礦坑道智能化鉆探技術(shù)發(fā)展框架數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)有線傳輸方式傳輸速率快、穩(wěn)定性高，但依賴于專用通纜鉆桿，信號(hào)傳輸容量?。荒酀{脈沖無線隨鉆傳輸方式利用正脈沖進(jìn)行信號(hào)傳輸，傳輸速率低；電磁波無線隨鉆傳輸方式易受地層電阻率影響?？椎诇y(cè)量數(shù)據(jù)的高速上傳和孔口指令的快速下達(dá)是實(shí)現(xiàn)坑道智能化鉆探的保障。目前煤礦井下數(shù)據(jù)傳輸方式包括有線傳輸和無線傳輸2種。為實(shí)現(xiàn)信息的高速穩(wěn)定雙向傳輸，需在進(jìn)一步完善現(xiàn)有數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開發(fā)新的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，具體如圖所示。二、煤礦坑道智能化鉆探技術(shù)發(fā)展框架智能決策系統(tǒng)智能決策系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)坑道智能化鉆探的核心。目前坑道智能化鉆探過程控制方法比較單一，自動(dòng)化鉆進(jìn)方法依賴于程序自動(dòng)化控制，缺乏對(duì)坑道環(huán)境、鉆進(jìn)工況的智能感知，因而無法實(shí)現(xiàn)鉆探過程智能決策控制。需要從鉆進(jìn)過程智能模擬、智能協(xié)同分析、鉆進(jìn)過程人機(jī)交互、遠(yuǎn)程決策控制等方面開展技術(shù)攻關(guān)，構(gòu)建“人－機(jī)－環(huán)境”于一體的坑道鉆探智能決策系統(tǒng)，如圖所示。(1)鉆進(jìn)過程智能模擬(2)智能協(xié)同分析(3)鉆進(jìn)過程人機(jī)交互(4)遠(yuǎn)程決策控制二、煤礦坑道智能化鉆探技術(shù)發(fā)展框架自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)主要用于控制智能鉆機(jī)，可實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)自主導(dǎo)航定位、鉆桿自動(dòng)裝卸、自動(dòng)鉆進(jìn)施工和智能檢測(cè)與診斷等功能。(1)鉆機(jī)自主導(dǎo)航定位。(2)鉆桿自動(dòng)裝卸。(3)自動(dòng)鉆進(jìn)施工。(4)智能檢測(cè)與診斷。目錄CONTENTS課程目錄課程目錄01課程目錄課程目錄02課程目錄課程目錄03課程目錄課程目錄04一級(jí)標(biāo)題二級(jí)標(biāo)題三級(jí)標(biāo)題四級(jí)標(biāo)題配色一、智能化定義煤礦數(shù)字化字體思