矿用捷联惯导随钻轨迹测量系统研究OA

煤矿井下随钻轨迹测量对于瓦斯抽采与水害防治至关重要,但传统钻孔轨迹测量系统依赖磁传感器进行方位角测量,测量准确性易受周围磁环境干扰且必须配备高成本的无磁钻杆。针对煤矿井下随钻轨迹测量中磁传感器易受磁场干扰导致方位角测量误差大的问题,基于惯性导航理论,设计了一种利用陀螺测量方位角的随钻轨迹测量系统,从根本上免疫磁干扰对钻孔轨迹测量准确性的影响。依据捷联式惯性导航系统原理,测量探管内部采用三轴陀螺测量地球自转角速度实现方位角测量;利用加速度传感器感知重力加速度,测量钻具倾角和工具面向角。同时,设计了多级减震结构,以减小随钻震动对惯性导航器件的影响;开发了符合煤矿井下防爆要求的本质安全电路,使测量探管在尺寸、抗震性、防爆性等方面满足煤矿井下复杂环境下的钻孔随钻精确测量要求。系统采用中心通缆钻杆数据传输技术,实现了测量探管与孔口计算机的双向通信,综合钻具姿态数据与钻孔深度信息拟合钻孔轨迹曲线。试验结果表明:测量探管在实验室磁干扰环境下的方位角测量误差小于±1°,时漂稳定性小于0.1°/h。现场实钻测试中,基于捷联惯导的矿用随钻轨迹测量系统的随钻测量轨迹与YSX-2000矿用有线随钻测量装置的复测轨迹变化趋势一致,验证了该系统在随钻测量复杂工况下的可靠性,为煤矿井下定向钻进磁干扰环境下的钻孔轨迹精确测量提供了有效、可靠的解决方案。