一种岩体钻孔实景自适应高精探识装置及方法

摘要

本发明提供了一种岩体钻孔实景自适应高精探识装置及方法，涉及钻孔探识技术领域，能够实现钻孔内部探测的精确连续，减少钻孔内部灰尘阻碍，适用于与地面夹角在0°到90°范围内的钻孔；该装置包括探测部以及设于钻孔外的信号接收器和鼓风设备；所述探测部包括设于前端的视觉探头和后端的连接式金属杆体，所述视觉探头上设有用于进行图像采集的广角镜头和用于除尘的排风口；所述广角镜头与所述信号接收器通信连接，所述排风口通过管线与所述鼓风设备连接；所述视觉探头的前端为顶端为圆弧面的圆锥体，广角镜头设于圆锥体内，圆锥体部分侧壁为钢化透明材质；排风口处设有透风滤网。本发明提供的技术方案适用于岩体钻孔探测的过程中。

说明书

技术领域

本发明涉及钻孔探识技术领域，尤其涉及一种隧道/巷道岩体钻孔实景自适应高精探识装置及方法。

背景技术

隧道或巷道开挖形成后，为了判断洞室外部岩体稳定性情况，需要在洞壁或洞顶钻设探查孔，通过探查孔来判断洞室周围空间围岩的相互作用，判断隧道或巷道空间是否能够保持基本稳定，而借助钻孔内窥设备观察孔内精细形貌特征，是考察现场巷道或隧道洞室的稳定状态的手段之一。现阶段常使用平面顶部孔内摄像头的方法来探查孔内情况。

传统的钻孔探识设备在使用和监测过程中，在针对与地面夹角0°到90°的上部钻孔时容易出现孔内灰尘堆积遮挡镜头，影响探测的连续性和准确性，信号线与孔壁岩石发生摩擦，容易损坏传输信号线或出现卡线现象，影响探测效率和准确性。

因此，有必要研究一种隧道/巷道岩体钻孔实景自适应高精探识装置及方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种隧道/巷道岩体钻孔实景自适应高精探识装置及方法，能够实现钻孔内部探测的精确连续，减少钻孔内部灰尘阻碍，适用于与地面夹角在0°到90°范围内的钻孔。

一方面，本发明提供一种岩体钻孔实景自适应高精探识装置，其特征在于，所述装置包括：探入到钻孔内的探测部，以及设于钻孔外的信号接收器和鼓风设备；

所述探测部包括设于前端的视觉探头和后端的连接式金属杆体，所述视觉探头上设有用于进行图像采集的广角镜头和用于除尘的排风口；所述广角镜头与所述信号接收器通信连接，所述排风口通过管线与所述鼓风设备连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述视觉探头包括设于前端的除尘采集部和设于后端的金属外壳，并密封连接；

所述金属外壳前端侧壁上设有若干所述排风口。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述除尘采集部整体呈顶端为圆弧面的圆锥体；所述广角镜头设于所述圆锥体内，所述圆锥体部分侧壁为钢化透明材质，便于所述广角镜头进行图像采集。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述排风口处设有透风滤网。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述连接式金属杆体的侧壁上设有内嵌式置线槽，用于放置所述管线和/或用于通信连接的信号传输线。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述连接式金属杆体为一段式杆体或多段式杆体。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述连接式金属杆体通过设于前端的内旋螺丝与所述视觉探头连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述多段式杆体具体为若干杆体通过内旋螺丝依次相连形成满足长度要求的组合杆体。

上述探识装置通过广角镜头对钻孔内实景进行图像采集，通过排风和滤网设计以及视觉探头的圆弧面顶端的圆锥体实现排尘，完成对探识环境的自适应。

另一方面，本发明提供一种岩体钻孔实景自适应高精探识方法，其特征在于，所述探识方法采用如上任一所述的装置来实现；所述方法的步骤包括：

S1、组装所述探识装置：根据钻孔的探测深度选定或组装连接式金属杆体，并与视觉镜头组装到一起；将所有信号传输线和其他管线置于置线槽内，并与对应的外部信号接收器和鼓风设备连接；

S2、开启广角镜头和鼓风设备；

S3、将视觉镜头逐步向钻孔内进行探识，采集和存储探测数据。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，步骤S3中的探孔具体为与地面夹角在0°～90°范围内的钻孔。

与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：本发明提供在隧道/巷道岩体钻孔探识过程中实景自适应高精探识装置及方法，适用于隧道或煤矿巷道中与地面夹角在0°到90°范围内的钻孔，实现钻孔内部探测的精确连续；能够实现连续性探测，减少钻孔内部灰尘阻碍，为工程的安全高效生产提供了更精准连续的测量工具和手段。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明一个实施例提供的钻孔实景自适应高精探识装置的工作环境结构示意图；

图2是本发明一个实施例提供的钻孔实景自适应高精探识装置的整体结构示意图；

图3是本发明一个实施例提供的探识装置视觉探头正视结构示意图；

图4是本发明一个实施例提供的连接式金属杆体正视结构平面示意图；

图5是本发明一个实施例提供的连接式金属杆体俯视结构平面示意图。

其中，图中：

1、连接式金属杆体；2、内旋螺丝；3、钢化透明外壳；4、防尘顶帽；5、置线槽；6、排风线；7、排风孔；7-1、通风滤网；8、视觉探头；8-1、广角镜头；8-2、金属外壳；9、外部信号接收器；9-1、信号传输线。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

针对现有钻孔探识过程中灰尘阻挡镜头的情况以及钻探头行进的不足，本发明提供一种结构精巧，探测连续的一种隧道/巷道岩体钻孔实景自适应高精探识装置及方法。

隧道/巷道岩体钻孔实景自适应高精探识装置，如图2所示，包括连接式金属杆体1，信号传输线9-1，视觉探头8以及外部信号接收器9，视觉探头8与连接式金属杆体1连接，形成内伸至钻孔的探测端，探测端通过信号传输线9-1与置于钻孔外的外部信号接收器9连接。

如图3所示，视觉探头8包括设置于顶端的广角镜头8-1、柱状的金属外壳8-2。视觉探头8的底端通过内旋螺丝2与连接式金属杆体1的顶端连接，形成连接整体，实现深层钻孔的连续性监测。另外，视觉探头8的金属外壳8-2的外壁设置有排风孔7，排风孔7的孔口处设置有透风滤网7-1，防止外部灰尘进入视觉探头内，实现清尘。防尘顶帽4安置于视觉探头8顶端，其与钢化透明外壳3以及广角镜头8-1组成视觉探头8的前端除尘装置，该前端除尘装置整体呈顶端为圆弧面的类圆锥体，具体为：防尘顶帽4顶端采用光滑圆弧面设计，实现探头灰尘的自清功能，其余为圆锥体设计，钢化透明外壳3为内空锥台体，钢化透明外壳3的顶端与防尘顶帽4的底端连接，且两者连接处圆锥体的半径相等。广角镜头8-1设置于钢化透明外壳3内部，透过钢化透明外壳3对钻孔内部情况进行图像采集。在视觉探头8的前端外壁设置若干排风孔7，并在每个孔口设置透风滤网7-1，以防止钻孔内灰尘进入并在视觉探头8的前端堆积，阻挡广角镜头8-1在钻孔内部信息采集，增加装置的探测连续性。连接式金属杆体包括杆体和置线槽5，杆体的顶端设有内旋螺丝2，底端设有螺纹孔，多组连接式金属杆体头尾依次连接形成满足长度要求的连接式金属杆组，即实现多组连接式金属杆体1的组合式装配。置线槽5设于杆体表面，用于信号传输线9-1与排风线6的内置，减少线束与孔壁的摩擦阻力，减少卡线现象，实现装置的探测连续性。防尘顶帽4主要为耐磨的硬质橡胶，呈近似圆锥状，置于视觉探头8的顶端，用于防止灰尘堆积阻挡镜头，提高装置的探测连续性。

如图4-5所示，监测置线槽5采用内嵌式设计，设置于连接式金属杆体1的杆身，用于放置排风线7和信号传输线9-1。

一种隧道/巷道岩体钻孔实景自适应高精探识方法，步骤包括：

a.在隧道或煤矿巷道内，如图1所示，选取布置在与地面夹角在0°～90°范围内的钻孔内；

b.通过内旋螺丝2的螺纹使多组连接式金属杆体1相互连接，根据钻孔的探测深度确定连接式金属杆体的组数，顶端的连接式金属杆体1与视觉镜头8通过螺纹加固连接，使其连接成为一个整体；

c.将视觉探头8尾部的传输信号线9-1与排风线6置于连接式金属杆体1的置线槽5中，通过置线槽5将上述两种线延伸至孔外的鼓风装置以及外部信号接收器9，外部信号接收器9控制视觉探头8中的广角镜头8-1开启并采集图像数据，减少探头前端灰尘堆积阻挡镜头；排风线6为内空的管状，具有一定的内径，该管状的一端与对应排风孔7连通，另一端延伸到外部与鼓风装置连接，用于将鼓风装置产生的气流导入到排风孔7处排出，实现除尘；一根排风线6可以对应多个排风孔7，除尘时风速和风力无需过大，避免过大风力对钻孔内壁造成侵蚀，造成钻孔内出现更多的灰尘；

d.将调控好的整体装置逐步向孔内进行探识，同时开启鼓风装置；

e.采集并存储探测装置记录的数据，用于后续分析。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)防止在隧道或煤矿巷道中与地面夹角在0°到90°范围内的钻孔中由于探头前端灰尘堆积而引起的阻碍或中断探测的现象，实现了探测装置的灰尘自清功能，提高了钻孔探识监测准确性和连续性；

(2)装置的视觉探头杆侧的排风孔可清理探头与孔壁之间的灰尘，防止灰尘堆积卡住探头，致使探测中断的现象发生；

(3)位于连接式金属杆体杆身的置线槽，可以存放探头的排风线和信号线，防止其与孔壁发生摩擦产生卡线现象。

(4)设备安装便捷，实现了连续性探测，提高现场的工作效率。

以上对本申请实施例所提供的一种隧道/巷道岩体钻孔实景自适应高精探识装置及方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。