本發(fā)明涉及一種鉆孔群鉆孔質(zhì)量評價方法及裝置，屬于鉆探技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種煤礦井下鉆孔群鉆孔質(zhì)量評價方法及裝置。

背景技術(shù)：

鉆孔質(zhì)量評價是指對鉆孔完成質(zhì)量的評價，即評價鉆孔實際軌跡與設計軌跡之間的偏差是否滿足規(guī)定的要求。早期煤礦井下鉆孔群在鉆孔時沒有合適的鉆孔軌跡測量儀器，只能以開孔的傾角、方位角以及上報的鉆孔深度作為鉆孔質(zhì)量是否合格的驗收標準，而實際上，由于地質(zhì)條件的復雜性、鉆孔設備能力的不均勻性以及施工人員操作的不一致性，往往鉆孔軌跡是一條空間曲線，以開孔的傾角、方位角作為整個鉆孔的傾角、方位角顯然是不正確的，這樣往往導致鉆孔的結(jié)果達不到設計的要求，存在安全隱患。近幾年，隨著煤礦井下鉆孔軌跡測量儀器的誕生，各個煤礦開始使用儀器對鉆孔的實際軌跡進行測量，從而在一定程度上了解了鉆孔實際軌跡與設計要求之間的偏差，為改進施工方案、降低安全事故隱患起到了一定的作用。但該儀器以及配套的軟件只能對某一個鉆孔的鉆孔軌跡情況進行處理，無法對整個鉆孔群的鉆孔效果及鉆孔質(zhì)量進行評價，無法從全局角度確定施工方案的有效性，以及安全隱患的存在性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)無法對煤礦井下鉆孔群的鉆孔軌跡質(zhì)量進行有效評價、存在安全生產(chǎn)隱患的問題，提供了一種煤礦井下鉆孔群鉆孔質(zhì)量評價方法及裝置。該方法及裝置能夠有效地對煤礦井下鉆孔群的鉆孔質(zhì)量進行評價，從而消除了安全生產(chǎn)隱患，同時也為鉆孔施工驗收提供了一種有效的評價手段。

為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種煤礦井下鉆孔群鉆孔質(zhì)量評價方法，包括：

鉆孔軌跡計算步驟，以開孔數(shù)據(jù)作為起點，依次計算出所有測量數(shù)據(jù)相對于開孔位置的坐標；

鉆孔軌跡合成步驟，確定鉆孔群的起點坐標，遍歷鉆孔群所有鉆孔，將鉆孔相對于開孔位置的坐標通過坐標系平移轉(zhuǎn)換成相對于鉆孔群起點的坐標；

軌跡曲線繪制步驟，根據(jù)鉆孔群所有鉆孔相對于鉆孔群起點的鉆孔軌跡坐標數(shù)據(jù)，繪制二維曲線圖和三維曲線圖；

軌跡偏差計算步驟，計算鉆孔軌跡各有效測量點與設計軌跡之間的偏差值，以及終孔偏差值；

偏差曲線繪制步驟，根據(jù)鉆孔軌跡各有效測量點與設計軌跡之間的偏差值，繪制鉆孔軌跡偏差曲線圖；

評價報表輸出步驟，將鉆孔軌跡數(shù)據(jù)、鉆孔偏差數(shù)據(jù)以及鉆孔質(zhì)量評價結(jié)果導出。

優(yōu)化的，上述的一種煤礦井下鉆孔群鉆孔質(zhì)量評價方法，還包括：

測量數(shù)據(jù)校正步驟，用于根據(jù)當前鉆孔所處地理位置的磁偏角和子午線收斂角，校正鉆孔軌跡所有測量數(shù)據(jù)，將測量數(shù)據(jù)中的磁方位角轉(zhuǎn)化為高斯坐標系中的坐標方位角；遍歷所有測量數(shù)據(jù)，將不處于靜止狀態(tài)或不處于無磁環(huán)境中的測量數(shù)據(jù)確定為無效點并做標記。

優(yōu)化的，上述的一種煤礦井下鉆孔群鉆孔質(zhì)量評價方法，所述鉆孔軌跡計算步驟，以開孔數(shù)據(jù)作為起點，以第一組鉆孔軌跡測量數(shù)據(jù)為當前組，計算出當前組與起點數(shù)據(jù)的傾角平均值、傾角差、坐標方位角平均值、坐標方位角差和孔深差，并依據(jù)最小曲率法計算出當前組相對于起點的東西偏差、南北偏差和垂直偏差，最終得出當前組的東西坐標、南北坐標和垂直標高，以當前組為起點，以下一組鉆孔軌跡測量數(shù)據(jù)為當前組，依次計算出所有測量數(shù)據(jù)對應的東西坐標、南北坐標和垂直標高。

優(yōu)化的，上述的一種煤礦井下鉆孔群鉆孔質(zhì)量評價方法，所述軌跡曲線繪制步驟中，所述二維曲線圖包括水平投影圖和垂直投影圖，所述水平投影圖的橫坐標為鉆孔群所有鉆孔開孔位置的分布方向，縱坐標為鉆孔群的主鉆進方向；垂直投影圖的橫坐標為鉆孔群所有鉆孔軌跡曲線在水平面的投影長度，縱坐標為鉆孔群所有鉆孔開孔位置高度；三維曲線圖的X坐標為鉆孔群所有鉆孔開孔位置的分布方向，Y坐標為鉆孔群的主鉆進方向，Z坐標為鉆孔群所有鉆孔開孔位置高度；曲線中能夠根據(jù)地質(zhì)參數(shù)的不同以不同的顏色進行標注。

優(yōu)化的，上述的一種煤礦井下鉆孔群鉆孔質(zhì)量評價方法，所述軌跡偏差計算步驟中，首先對鉆孔軌跡所處的高斯坐標系A(chǔ)在水平面按照原點進行順時針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為鉆孔設計軌跡的設計坐標方位角，在形成的新坐標系A(chǔ)1中，橫坐標值即為鉆孔軌跡各有效測量點的左右偏差值；然后，將新的坐標系A(chǔ)1在鉛垂面按照原點進行逆時針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為鉆孔設計軌跡的設計傾角，在新的坐標系A(chǔ)2中，縱坐標值即為鉆孔軌跡各有效測量點的左右偏差值；在新的坐標系A(chǔ)2中，橫坐標即為鉆孔設計軌跡，長度即為鉆孔設計軌跡的設計孔深L，記為鉆孔設計終點坐標(L,0),然后找到鉆孔實鉆軌跡的終點，求這兩點的距離即為終孔偏差。

為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種煤礦井下鉆孔群鉆孔質(zhì)量評價裝置，包括：

鉆孔軌跡計算模塊，以開孔數(shù)據(jù)作為起點，依次計算出所有測量數(shù)據(jù)相對于開孔位置的坐標；

鉆孔軌跡合成模塊，確定鉆孔群的起點坐標，遍歷鉆孔群所有鉆孔，將鉆孔中相對于開孔位置的坐標通過坐標系平移轉(zhuǎn)換成相對于鉆孔群起點的坐標；

軌跡曲線繪制模塊，根據(jù)鉆孔群所有鉆孔相對于鉆孔群起點的鉆孔軌跡坐標數(shù)據(jù)，繪制二維曲線圖和三維曲線圖；

軌跡偏差計算模塊，計算鉆孔軌跡各有效測量點與設計軌跡之間的偏差值，以及終孔偏差值；

偏差曲線繪制模塊，根據(jù)鉆孔軌跡各有效測量點與設計軌跡之間的偏差值，繪制鉆孔軌跡偏差曲線圖；

評價報表輸出模塊，將鉆孔軌跡數(shù)據(jù)、鉆孔偏差數(shù)據(jù)以及鉆孔質(zhì)量評價結(jié)果以報表形式導出。

優(yōu)化的，上述的一種煤礦井下鉆孔群鉆孔質(zhì)量評價裝置，還包括：測量數(shù)據(jù)校正模塊，用于根據(jù)當前鉆孔所處地理位置的磁偏角和子午線收斂角，校正鉆孔軌跡所有測量數(shù)據(jù)，將測量數(shù)據(jù)中的磁方位角轉(zhuǎn)化為高斯坐標系中的坐標方位角；遍歷所有測量數(shù)據(jù)，將不處于靜止狀態(tài)或不處于無磁環(huán)境中的測量數(shù)據(jù)確定為無效點并做標記。

優(yōu)化的，上述的一種煤礦井下鉆孔群鉆孔質(zhì)量評價裝置，所述鉆孔軌跡計算模塊，以開孔數(shù)據(jù)作為起點，以第一組鉆孔軌跡測量數(shù)據(jù)為當前組，計算出當前組與起點數(shù)據(jù)的傾角平均值、傾角差、坐標方位角平均值、坐標方位角差和孔深差，并依據(jù)最小曲率法計算出當前組相對于起點的東西偏差、南北偏差和垂直偏差，最終得出當前組的東西坐標、南北坐標和垂直標高，以當前組為起點，以下一組鉆孔軌跡測量數(shù)據(jù)為當前組，依次計算出所有測量數(shù)據(jù)對應的東西坐標、南北坐標和垂直標高。

優(yōu)化的，上述的一種煤礦井下鉆孔群鉆孔質(zhì)量評價裝置，所述軌跡曲線繪制模塊，所述二維曲線圖包括水平投影圖和垂直投影圖，所述水平投影圖的橫坐標為鉆孔群所有鉆孔開孔位置的分布方向，縱坐標為鉆孔群的主鉆進方向；垂直投影圖的橫坐標為鉆孔群所有鉆孔軌跡曲線在水平面的投影長度，縱坐標為鉆孔群所有鉆孔開孔位置高度；三維曲線圖的X坐標為鉆孔群所有鉆孔開孔位置的分布方向，Y坐標為鉆孔群的主鉆進方向，Z坐標為鉆孔群所有鉆孔開孔位置高度；曲線中能夠根據(jù)地質(zhì)參數(shù)的不同以不同的顏色進行標注。

優(yōu)化的，上述的一種煤礦井下鉆孔群鉆孔質(zhì)量評價裝置，所述軌跡偏差計算模塊，首先對鉆孔軌跡所處的高斯坐標系A(chǔ)在水平面按照原點進行順時針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為鉆孔設計軌跡的設計坐標方位角，在形成的新坐標系A(chǔ)1中，橫坐標值即為鉆孔軌跡各有效測量點的左右偏差值；然后，將新的坐標系A(chǔ)1在鉛垂面按照原點進行逆時針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為鉆孔設計軌跡的設計傾角，在新的坐標系A(chǔ)2中，縱坐標值即為鉆孔軌跡各有效測量點的左右偏差值；在新的坐標系A(chǔ)2中，橫坐標即為鉆孔設計軌跡，長度即為鉆孔設計軌跡的設計孔深L，記為鉆孔設計終點坐標(L,0),然后找到鉆孔實鉆軌跡的終點，求這兩點的距離即為終孔偏差。

因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1.能夠適用于煤礦井下各類鉆孔群的鉆孔質(zhì)量評價，通用性強；

2.能夠以報表形式輸出鉆孔群或某一個鉆孔的鉆孔質(zhì)量評價結(jié)果，利于鉆孔效果的確認以及鉆孔施工的驗收；

3.具有開放性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設計模式，所保存的測量數(shù)據(jù)、鉆孔軌跡數(shù)據(jù)以及鉆孔質(zhì)量評價數(shù)據(jù)既能夠應用在煤礦現(xiàn)有的信息化管理平臺上，也能夠應用在CAD繪圖軟件上。

4.能夠以二維曲線、三維曲線顯示鉆孔群的鉆孔分布情況，直觀反映鉆孔群鉆孔質(zhì)量效果，以及工程進度，便于技術(shù)人員及時調(diào)整施工方案，提高生產(chǎn)效率，消除安全生產(chǎn)隱患。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的模塊劃分示意圖。

圖2為圖1中鉆孔群鉆孔軌跡計算及鉆孔曲線繪制模塊的模塊劃分示意圖。

圖3為圖1中鉆孔群鉆孔質(zhì)量評價及評價報表輸出模塊的模塊劃分示意圖。

圖4為圖2中鉆孔軌跡測量數(shù)據(jù)校正子模塊的控制流程示意圖。

圖5為圖2中鉆孔軌跡計算子模塊的控制流程示意圖。

圖6為圖2中鉆孔群鉆孔軌跡合成子模塊的控制流程示意圖。

具體實施方式

下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。

首先，本實施例提供了煤礦井下鉆孔群鉆孔質(zhì)量評價裝置，如圖1所示，具體包括：

―鉆孔群鉆孔軌跡計算及鉆孔曲線繪制模塊：用于鉆孔群鉆孔軌跡的計算以及鉆孔軌跡二維曲線、三維曲線的繪制，直觀顯示鉆孔群在煤礦井下的分布情況。

―鉆孔群鉆孔質(zhì)量評價及評價報表輸出模塊：用于對鉆孔軌跡質(zhì)量進行評價，以報表格式輸出評價數(shù)據(jù)和結(jié)果，以及盲區(qū)和危險源的分布情況，便于技術(shù)人員對于鉆孔完成情況進行驗收，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患并進行處置。

如圖2所示，所述鉆孔群鉆孔軌跡計算及鉆孔曲線繪制模塊，由鉆孔軌跡測量數(shù)據(jù)校正子模塊、鉆孔軌跡計算子模塊、鉆孔群鉆孔軌跡合成子模塊、鉆孔群鉆孔軌跡曲線繪制子模塊組成。

其中：

鉆孔軌跡測量數(shù)據(jù)校正子模塊，能夠自動剔除鉆孔軌跡測量數(shù)據(jù)中的無效測量數(shù)據(jù)，并能將測量數(shù)據(jù)中的磁方位角自動轉(zhuǎn)換為高斯坐標系的坐標方位角。

鉆孔軌跡計算子模塊，能夠根據(jù)孔口坐標值，以及鉆孔軌跡測量數(shù)據(jù)中各有效測量點的孔深、傾角、坐標方位角，按照最小曲率法計算出鉆孔各有效測量點的鉆孔軌跡參數(shù)，鉆孔軌跡參數(shù)包括相對于孔口坐標的東西坐標、南北坐標和垂直標高。

鉆孔群鉆孔軌跡合成子模塊，能夠根據(jù)鉆孔群中的所有鉆孔開孔位置分布圖，以及每個鉆孔各有效測量點的鉆孔軌跡參數(shù)，生成鉆孔群鉆孔軌跡合成數(shù)據(jù)。

鉆孔群鉆孔軌跡曲線繪制子模塊，能夠根據(jù)生成的鉆孔群鉆孔軌跡合成數(shù)據(jù)，繪制二維曲線圖和三維空間曲線圖，二維曲線圖包括水平投影圖和垂直投影圖。曲線中能夠根據(jù)地質(zhì)參數(shù)的不同以不同的顏色進行標注。

如圖3所示，所述鉆孔群鉆孔質(zhì)量評價及評價報表輸出模塊，由鉆孔軌跡偏差數(shù)據(jù)計算子模塊、鉆孔軌跡偏差曲線繪制子模塊、鉆孔質(zhì)量評價及報表輸出子模塊、鉆孔群質(zhì)量評價及報表輸出子模塊組成。

其中：

鉆孔軌跡偏差數(shù)據(jù)計算子模塊能夠根據(jù)已知的設計傾角、設計方位角、設計孔深，以及鉆孔實際鉆孔軌跡參數(shù)，自動計算出各有效測量點的上下偏差值、左右偏差值，以及終孔偏差值。

鉆孔軌跡偏差曲線繪制子模塊，能夠根據(jù)鉆孔各有效測量點的上下偏差值、左右偏差值，自動繪制鉆孔上下偏差曲線圖和左右偏差曲線圖。

鉆孔質(zhì)量評價及報表輸出子模塊，能夠根據(jù)鉆孔各有效測量點的上下偏差值、左右偏差值，以及終孔偏差值，完成鉆孔質(zhì)量評價，并以報表形式輸出鉆孔質(zhì)量評價結(jié)果。

鉆孔群質(zhì)量評價及報表輸出子模塊，能夠計算出鉆孔群相鄰鉆孔之間的終孔水平間距、終孔垂直間距。對于瓦斯抽(采)放鉆孔群，能夠直觀顯示煤層、巖層分布情況、瓦斯抽(采)放有效控制情況，便于及時發(fā)現(xiàn)盲區(qū)。對于超前探放水孔，能夠直觀顯示鉆孔群鉆孔軌跡與允許掘進距離、安全外圍線的關(guān)系，便于確定是否存在安全隱患。能夠根據(jù)上述信息完成鉆孔群鉆孔質(zhì)量評價，并以報表形式輸出。

本實施例還提供了煤礦井下鉆孔群鉆孔質(zhì)量評價方法，具體包括：

第一步：進行鉆孔軌跡測量數(shù)據(jù)的校正

參考圖4的控制流程，首先根據(jù)當前鉆孔所處地理位置的磁偏角和子午線收斂角，將鉆孔軌跡所有的測量數(shù)據(jù)進行校正，將測量數(shù)據(jù)中的磁方位角轉(zhuǎn)化為高斯坐標系中的坐標方位角；其次，遍歷所有測量數(shù)據(jù)，將不處于靜止狀態(tài)或不處于無磁環(huán)境中的測量數(shù)據(jù)確定為無效點并做標記；最后，只顯示鉆孔軌跡中的有效測量數(shù)據(jù)。

第二步：進行鉆孔軌跡的計算

參考圖5的控制流程，首先確定開孔坐標、傾角和坐標方位角，并將開孔數(shù)據(jù)作為起點；其次，從第一組鉆孔軌跡測量數(shù)據(jù)開始，計算出當前組數(shù)據(jù)與起點數(shù)據(jù)的傾角平均值、傾角差、坐標方位角平均值、坐標方位角差和孔深差，并依據(jù)最小曲率法計算出當前組相對于起點的東西偏差、南北偏差和垂直偏差，最終得出當前組的東西坐標、南北坐標和垂直標高；然后，以當前組為起點，依次計算出所有測量數(shù)據(jù)對應的東西坐標、南北坐標和垂直標高。

第三步：進行鉆孔群所有鉆孔的鉆孔軌跡合成

參考圖6的控制流程，首先確定鉆孔群的起點坐標，然后計算出鉆孔群中所有鉆孔的開孔位置相對于鉆孔群起點的坐標，包括東西坐標、南北坐標和垂直標高。最后，遍歷鉆孔群所有鉆孔，將鉆孔中相對于開孔位置的坐標通過坐標系平移轉(zhuǎn)換成相對于鉆孔群起點的坐標。

第四步：繪制鉆孔群鉆孔軌跡的二維曲線圖和三維曲線圖

根據(jù)第三步得出的鉆孔群所有鉆孔相對于鉆孔群起點的鉆孔軌跡坐標數(shù)據(jù)，繪制二維曲線圖和三維曲線圖。二維曲線圖包括水平投影圖和垂直投影圖。水平投影圖的橫坐標為鉆孔群所有鉆孔開孔位置的分布方向，縱坐標為鉆孔群的主鉆進方向。垂直投影圖的橫坐標為鉆孔群所有鉆孔軌跡曲線在水平面的投影長度，縱坐標為鉆孔群所有鉆孔開孔位置高度。三維曲線圖的X坐標為鉆孔群所有鉆孔開孔位置的分布方向，Y坐標為鉆孔群的主鉆進方向，Z坐標為鉆孔群所有鉆孔開孔位置高度。曲線中能夠根據(jù)地質(zhì)參數(shù)的不同以不同的顏色進行標注。

第五步：計算鉆孔軌跡各有效測量點與設計軌跡之間的偏差值，以及終孔偏差值

首先對鉆孔軌跡所處的高斯坐標系A(chǔ)在水平面按照原點進行順時針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為鉆孔設計軌跡的設計坐標方位角，在形成的新坐標系A(chǔ)1中，橫坐標值即為鉆孔軌跡各有效測量點的左右偏差值。然后，將新的坐標系A(chǔ)1在鉛垂面按照原點進行逆時針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為鉆孔設計軌跡的設計傾角，在新的坐標系A(chǔ)2中，縱坐標值即為鉆孔軌跡各有效測量點的左右偏差值。在新的坐標系A(chǔ)2中，橫坐標即為鉆孔設計軌跡，長度即為鉆孔設計軌跡的設計孔深L，記為鉆孔設計終點坐標(L,0),然后找到鉆孔實鉆軌跡的終點，求這兩點的距離即為終孔偏差。

第六步：繪制鉆孔軌跡偏差曲線

根據(jù)第五步得出的鉆孔軌跡各有效測量點與設計軌跡之間的偏差值，繪制鉆孔軌跡偏差曲線。鉆孔軌跡偏差曲線圖包括上下偏差圖和左右偏差圖。上下偏差圖的橫坐標為鉆孔孔深，縱坐標為上下偏差值，并有與橫坐標平行的上下兩條允許的最大上下偏差界限，超出界限的偏差曲線以特殊的顏色進行標記。左右偏差圖的橫坐標為垂直于設計軌跡的設計方位角方向，縱坐標為設計軌跡的設計方位角方向，并有與縱坐標平行的左右兩條允許的最大左右偏差界限，超出界限的偏差曲線以特殊的顏色進行標記。

第七步：進行鉆孔質(zhì)量評價和報表輸出

根據(jù)第六步繪制的鉆孔軌跡偏差曲線，以及第五步得出的鉆孔軌跡各有效測量點與設計軌跡之間的偏差值，以及終孔偏差值，并根據(jù)鉆孔設計軌跡中的設計傾角、設計坐標方位角、設計孔深，以及確定的鉆孔質(zhì)量評價參數(shù)(包括允許的最大上下偏差值、最大左右偏差值、最大終孔偏差值)，完成鉆孔質(zhì)量評價，確定評價結(jié)果以及鉆孔軌跡的最大偏差值。最后，將鉆孔軌跡數(shù)據(jù)、鉆孔偏差數(shù)據(jù)以及鉆孔質(zhì)量評價結(jié)果以報表形式導出。其中的鉆孔軌跡數(shù)據(jù)還能導入到CAD圖中，進行地質(zhì)資料完善。

第八步：進行鉆孔群質(zhì)量評價和報表輸出

根據(jù)鉆孔群各個鉆孔的設計參數(shù)，并根據(jù)第六步得出的鉆孔質(zhì)量評價結(jié)果和鉆孔偏差數(shù)據(jù)，能夠計算出鉆孔群相鄰鉆孔之間的終孔水平間距、終孔垂直間距。對于瓦斯抽(采)放鉆孔群，能夠以不同的顏色直觀顯示煤層、巖層分布情況，通過瓦斯抽(采)放有效控制半徑，能夠直觀顯示鉆孔群的瓦斯抽(采)放有效控制情況，便于及時發(fā)現(xiàn)盲區(qū)。對于超前探放水孔，能夠直觀顯示允許掘進距離、超前距、安全外圍線等安全信息，直觀顯示鉆孔群鉆孔軌跡與這些安全信息的關(guān)系，便于確定是否存在安全隱患。能夠根據(jù)上述信息完成鉆孔群鉆孔質(zhì)量評價，并以報表形式輸出。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。

盡管本文較多地使用了鉆孔軌跡、傾角、坐標方位角、最小曲率法、東西坐標、南北坐標、垂直標高、報表等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語，是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。