一种履带式全液压坑道钻机装卸钻杆周期性智能识别方法技术

本发明专利技术提供了一种履带式全液压坑道钻机装卸钻杆周期性智能识别方法，通过在钻机的钻头后端装配前钻铤，在注水器的前端钻机上装配后钻铤，其中前钻铤和后钻铤内均设有存储式随钻智能监测探管，根据存储式随钻智能监测探管的测量，对整体钻杆机构的中间装卸钻杆操作和后端装卸钻杆操作分析，有效的得到了中间装钻杆、中间卸钻杆、后端装钻杆和后端卸钻杆的特征模式的姿态特征，并通过所提取的姿态特征对中间装钻杆、中间卸钻杆、后端装钻杆和后端卸钻杆的姿态特征进行周期性模式识别，使得有效提高了对煤矿井下钻孔施工过程进尺监测监控效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
一种履带式全液压坑道钻机装卸钻杆周期性智能识别方法


[0001]本专利技术涉及煤矿用履带式全液压坑道钻机
，具体为一种履带式全液压坑道钻机装卸钻杆周期性智能识别方法。

技术介绍

[0002]煤矿用履带式全液压坑道钻机操作方式分为中间装卸钻杆操作和后端装卸钻杆操作。后端装卸钻杆操作需要人工周期性装卸注水器与后端钻杆，施工工序多，工人劳动强度大。中间装卸钻杆操作不需要装卸注水器，利用回转机构进行作业，减少施工工序，减轻工人劳动强度。但中间装卸钻杆操作受钻机给进架行程长度影响，例如部分钻机给进架行程只有1m，而传统使用钻杆均是1.5m以上，中间上钻杆不现实。
[0003]中间装卸钻杆一般适用于横川、顺槽处打钻的钻机，受巷道宽度影响，钻机后方作业不方便，需要从中间上钻杆。后端上钻杆一般适用于切眼、迎头打钻的钻机，钻机后方作业空间大，装卸钻杆方便，节省作业时间。
[0004]针对煤矿井下钻孔施工过程存在进尺监测监控不到位的问题，目前煤矿常见采用视频实时监控的方式，通过后台人工调取视频复核工人上报钻杆数量。但是该方式耗时耗力，过于依赖人的主观作用，在打钻工程量大的情况下，只能作为抽查使用。因此，采用随钻设备可靠智能监测钻杆进尺成为迫切需求。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中煤矿井下钻孔施工过程存在进尺监测监控不到位的问题，本专利技术提供一种履带式全液压坑道钻机装卸钻杆周期性智能识别方法。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0007]一种履带式全液压坑道钻机装卸钻杆周期性智能识别方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1，在钻机的钻头后端装配前钻铤，在注水器的前端钻机上装配后钻铤，当若干根钻杆依次连接并从钻机的中间段通过前夹持器与前钻铤连接构成中间装钻杆模式；当若干根钻杆依次连接，且一端与后钻铤连接，另一端从钻机的后端依次通过回转机构、后夹持器、前夹持器与前钻铤连接构成后端装钻杆模式；
[0009]步骤2，对中间装卸钻杆操作和后端装卸钻杆操作分析，分别对中间装钻杆、中间卸钻杆、后端装钻杆和后端卸钻杆的特征模式进行姿态特征提取；
[0010]步骤3，将所提取的姿态特征收集并建立钻机装卸钻杆的姿态特征数据库；
[0011]步骤4，对中间装钻杆、中间卸钻杆、后端装钻杆和后端卸钻杆的姿态特征进行周期性模式识别。
[0012]优选的，步骤1中，前钻铤和后钻铤内均设有存储式随钻智能监测探管，所述存储式随钻智能监测探管上设有水压传感器和陀螺仪，其中水压传感器外置在存储式随钻智能监测探管的管壁上，用于对钻杆内水压的有无以及水压值Y的大小进行检测；所述陀螺仪内置在存储式随钻智能监测探管内，用于对前钻铤和后钻铤围绕钻杆的轴向转动的夹角ω
y
(t)进行测量，其中，ω
y
(t)为钻铤内置探管瞬时采样角速度。
[0013]进一步的，步骤2中，对整体钻杆机构的中间装卸钻杆操作分析方法如下：
[0014]中间装钻杆操作姿态特征提取：
[0015]打钻：钻杆内通水，有水压，Y
B
＝S，前钻铤和后钻铤围绕钻杆的轴向顺时针转动，Q＝1，H＝1；
[0016]装钻杆：钻杆内停水，无水压，Y
B
＝W；
[0017]后钻铤围绕钻杆的轴向逆时针旋转T1，Q＝0，H＝
‑
1；
[0018]后钻铤围绕钻杆的轴向顺时针旋转T2，Q＝0，H＝1；
[0019]前钻铤围绕钻杆的轴向顺时针旋转T3，Q＝1，H＝1；
[0020]中间卸钻杆操作姿态特征提取：
[0021]卸钻杆：钻杆内停水，无水压，Y
B
＝W；
[0022]后钻铤围绕钻杆的轴向逆时针旋转T1′
，Q＝
‑
1，H＝0；
[0023]后钻铤围绕钻杆的轴向逆时针旋转T2′
，Q＝
‑
1，H＝0；
[0024]前钻铤围绕钻杆的轴向顺时针旋转T3′
，Q＝1，H＝0；
[0025]其中，Y为水压特征标识符；S和W分别表示水压值；A为前钻铤；B为后钻铤；表示前钻铤内置探管打钻过程时段采样角速度，表示后钻铤内置探管打钻过程时段采样角速度；表示前钻铤内置探管卸钻过程时段采样角速度；表示后钻铤内置探管卸钻过程时段采样角速度；Q为前钻铤姿态特征标识位；H为后钻铤姿态特征标识位；Y
B
为后钻铤孔内水压特征标识位；Q＝0或1或
‑
1为前钻铤姿态特征标识位表示；H＝0或1、或
‑
1为后钻铤姿态特征标识位表示。
[0026]进一步的，步骤2中，对整体钻杆机构的后端装卸钻杆操作分析方法如下：
[0027]后端装钻杆人工操作姿态特征提取：
[0028]打钻：钻杆内通水，有水压，Y
B
＝S，前钻铤和后钻铤围绕钻杆的轴向顺时针转动，Q＝1，H＝1；
[0029]装钻杆：钻杆内停水，无水压，Y
B
＝W；
[0030]后钻铤围绕钻杆的轴向逆时针旋转T1，Q＝0，H＝
‑
1；
[0031]前钻铤围绕钻杆的轴向顺时针旋转T2，Q＝1，H＝0；
[0032]后钻铤围绕钻杆的轴向顺时针旋转T3，Q＝0，H＝1；
[0033]后端卸钻杆操作姿态特征提取：
[0034]卸钻杆：钻杆内停水，无水压，Y
B
＝W；
[0035]前钻铤围绕钻杆的轴向顺时针旋转T1′
，Q＝1，H＝0；
[0036]其中，Y为水压特征标识符；S和W分别表示水压值；A为前钻铤；B为后钻铤表示前钻铤内置探管打钻过程时段采样角速度，表示后钻铤内置探管打钻过程时段采样角速度；表示前钻铤内置探管卸钻过程时段采样角速度；表示后钻铤内置探管卸钻过程时段采样角速度；Q为前钻铤姿态特征标识位；H为后钻铤姿态特征标识位；Y
B
为后钻铤孔内水压特征标识位；Q＝0或1或
‑
1为前钻铤姿态特征标识位表示；H＝0或1、或
‑
1为后钻铤姿态特征标识位表示。
[0037]更进一步的，步骤2中，后端装钻杆操作姿态特征提取采用机械化模式方式如下：
[0038]后端装钻杆操作姿态特征提取：
[0039]打钻：钻杆内通水，有水压，Y
B
＝S，前钻铤和后钻铤围绕钻杆的轴向顺时针转动，Q＝1，H＝1；
[0040]装钻杆：钻杆内停水，无水压，Y
B
＝W；
[0041]前钻铤围绕钻杆的轴向顺时针旋转T1，Q＝1，H＝0；
[0042]前钻铤围绕钻杆的轴向逆时针旋转T2，Q＝
‑
1，H＝0；随后前钻铤围绕钻杆的轴向顺时针旋转T3，Q＝1，H＝0；
[0043]后钻铤围绕钻杆的轴向顺时针旋转T4，Q＝0，H＝1；或者前钻铤围绕钻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种履带式全液压坑道钻机装卸钻杆周期性智能识别方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，在钻机的钻头后端装配前钻铤(1)，在注水器(7)的前端钻机上装配后钻铤(6)，当若干根钻杆(3)依次连接并从钻机的中间段通过前夹持器(2)与前钻铤(1)连接构成中间装钻杆模式；当若干根钻杆(3)依次连接，且一端与后钻铤(6)连接，另一端从钻机的后端依次通过回转机构(5)、后夹持器(4)、前夹持器(2)与前钻铤(1)连接构成后端装钻杆模式；步骤2，对中间装卸钻杆操作和后端装卸钻杆操作分析，分别对中间装钻杆、中间卸钻杆、后端装钻杆和后端卸钻杆的特征模式进行姿态特征提取；步骤3，将所提取的姿态特征收集并建立钻机装卸钻杆的姿态特征数据库；步骤4，对中间装钻杆、中间卸钻杆、后端装钻杆和后端卸钻杆的姿态特征进行周期性模式识别。2.根据权利要求1所述的一种履带式全液压坑道钻机装卸钻杆周期性智能识别方法，其特征在于，步骤1中，前钻铤(1)和后钻铤(6)内均设有存储式随钻智能监测探管(11)，所述存储式随钻智能监测探管(11)上设有水压传感器(9)和陀螺仪(10)，其中水压传感器(9)外置在存储式随钻智能监测探管(11)的管壁上，用于对钻杆内水压的有无以及水压值Y的大小进行检测；所述陀螺仪(10)内置在存储式随钻智能监测探管(11)内，用于对前钻铤(1)和后钻铤(6)围绕钻杆(3)的轴向转动的夹角ω
y
(t)进行测量，其中，ω
y
(t)为钻铤内置探管瞬时采样角速度。3.根据权利要求2所述的一种履带式全液压坑道钻机装卸钻杆周期性智能识别方法，其特征在于，步骤2中，对整体钻杆机构的中间装卸钻杆操作分析方法如下：中间装钻杆操作姿态特征提取：打钻：钻杆(3)内通水，有水压，Y
B
＝S，前钻铤(1)和后钻铤(6)围绕钻杆的轴向顺时针转动，Q＝1，H＝1；装钻杆：钻杆(3)内停水，无水压，Y
B
＝W；后钻铤(6)围绕钻杆(3)的轴向逆时针旋转T1，Q＝0，H＝
‑
1；后钻铤(6)围绕钻杆(3)的轴向顺时针旋转T2，Q＝0，H＝1；前钻铤(1)围绕钻杆(3)的轴向顺时针旋转T3，，Q＝1，H＝1；中间卸钻杆操作姿态特征提取：卸钻杆：钻杆(3)内停水，无水压，Y
B
＝W；后钻铤(6)围绕钻杆(3)的轴向逆时针旋转T1′
，Q＝
‑
1，H＝0；后钻铤(6)围绕钻杆(3)的轴向逆时针旋转T
′2，Q＝
‑
1，H＝0；前钻铤(1)围绕钻杆(3)的轴向顺时针旋转T3′
，Q＝1，H＝0；
其中，Y为水压特征标识符；S和W分别表示水压值；A为前钻铤；B为后钻铤；表示前钻铤内置探管打钻过程时段采样角速度，表示后钻铤内置探管打钻过程时段采样角速度；表示前钻铤内置探管卸钻过程时段采样角速度；表示后钻铤内置探管卸钻过程时段采样角速度；Q为前钻铤姿态特征标识位；H为后钻铤姿态特征标识位；Y
B
为后钻铤孔内水压特征标识位；Q＝0或1或
‑
1为前钻铤姿态特征标识位表示；H＝0或1、或
‑
1为后钻铤姿态特征标识位表示。4.根据权利要求2所述的一种履带式全液压坑道钻机装卸钻杆周期性智能识别方法，其特征在于，步骤2中，对整体钻杆机构的后端装卸钻杆操作分析方法如下：后端装钻杆人工操作姿态特征提取：打钻：钻杆(3)内通水，有水压，Y
B
＝S，前钻铤(1)和后钻铤(6)围绕钻杆的轴向顺时针转动，Q＝1，H＝1；装钻杆：钻杆(3)内停水，无水压，Y
B
＝W；后钻铤(6)围绕钻杆(3)的轴向逆时针旋转T1，Q＝0，H＝
‑
1；前钻铤(1)围绕钻杆(3)的轴向顺时...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩磊，徐文全，朱国涛，冯海，燕凯，李贤良，王秦生，
申请(专利权)人：渭南陕煤启辰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：