一种随钻雷达天线搭载装置及随钻雷达天线搭载系统的制作方法

本发明涉及地下工程超前预测,具体涉及一种随钻雷达天线搭载装置及随钻雷达天线搭载系统。

背景技术：

1、现阶段深部地下灾害超前预报面临设备自动化程度低、探测深度有限、勘探数据单一且实时性差等诸多现实问题，难以满足精细化探测和灾害主动防治需求，严重制约深部地下空间开发、深地资源开发利用等国家重大战略的实施。

2、当前隧道工程建设一般采用前期地勘方式形成隧道沿线工程地质初步资料，

3、而隧道建设工程是一个动态的过程，隧道前方的岩土体结构、性质、状态，以及地下水、瓦斯等的赋存情况、地应力情况等地质信息都有可能因为隧道施工而发生变化，从而与建设前期拿到的地质初步资料存在偏差。所以，采用前期地勘方式形成隧道沿线工程地质初步资料的方式，不可避免的遗漏大量不良地质信息。

4、在隧道开挖过程中一般采用地震波法、地质雷达法、超前钻探、加深炮孔以及掌子面素描等方式对围岩等级及掌子面前方不良地质赋存情况进行探测，探测范围有限，一般在10m深度以内，若要采用钻孔雷达方式还需要停工-钻孔-探测，影响整体工期，不能及时探明工程地质灾害源并进行超前预处理。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种随钻雷达天线搭载装置及随钻雷达天线搭载系统，能够解决现有技术中的采用前期地勘方式形成隧道沿线工程地质初步资料的方式，不可避免的遗漏大量不良地质信息的技术问题。

2、为达上述目的，一方面，本发明实施例提供一种随钻雷达天线搭载装置，所述的随钻雷达天线搭载装置设于钻铤上，所述的随钻雷达天线搭载装置，包括：

3、设于所述钻铤的周向的第一刻槽内的发射电磁波的发射天线，设于所述钻铤的周向的第二刻槽内、接收由所述电磁波在地质目标上产生的反射信号的接收天线，

4、设于所述钻铤的第三刻槽内、自所述接收天线采集所述反射信号的集成电路板，为所述集成电路板供电的电源。

5、另一方面，本发明实施例提供一种随钻雷达天线搭载系统，包括地面控制系统，以及前述的随钻雷达天线搭载装置，所述的随钻雷达天线搭载装置通过自带的无线传输单元连接于所述地面控制系统。

6、上述技术方案具有如下有益效果：在深部地下工程建设过程中，钻探的同时，采用随钻雷达天线搭载装置对掌子面前方一定范围内的地质进行探测。探测原理为：发射天线和接收天线均采用雷达天线，在进行工程地质探测时，井孔内的发射天线向井周发射电磁波，当电磁波在传播过程中遇到与地层中存在电性差异的介质(即目标)，如地质分层、空洞、岩石、干冰、裂缝、断裂、破碎带、岩溶和地下水等，电磁波将会发生反射，进而由接收天线接收。地面控制系统，根据反射信号形成底层介质图像，可以呈现出电磁波在传播过程中由于反射、绕射及折射造成的振幅、频率和相位等变化信息，并可用于分析和反演井周目标的位置、大小和相对介电常数等关键参数，从而达到在钻探的过程中随时能够对掌子面前方一定范围内的不良地质进行有效的探测。钻孔后无需取出钻杆，可以直接探测，提高效率，实现一边钻孔一边探测。

技术特征：

1.一种随钻雷达天线搭载装置，其特征在于，所述的随钻雷达天线搭载装置设于钻铤(1)上，所述的随钻雷达天线搭载装置，包括：

2.根据权利要求1所述的随钻雷达天线搭载装置，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的随钻雷达天线搭载装置，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的随钻雷达天线搭载装置，其特征在于，所述吸波材料层(50)为铁氧体层。

5.根据权利要求3所述的随钻雷达天线搭载装置，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的随钻雷达天线搭载装置，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的随钻雷达天线搭载装置，其特征在于，

8.根据权利要求2所述的随钻雷达天线搭载装置，其特征在于，所述集成电路板(30)包括连接于所述接收天线(20)的前置放大滤波电路、连接于所述前置放大滤波电路的具有高分辨率的同步采集芯片，

9.根据权利要求8所述的随钻雷达天线搭载装置，其特征在于，所述集成电路板(30)还包括连接于所述微控制器单元、实现自所有所述接收天线(20)同步采集所述反射信号的信号同步单元。

10.一种随钻雷达天线搭载系统，其特征在于，包括地面控制系统，以及权利要求1-9任一所述的随钻雷达天线搭载装置，所述的随钻雷达天线搭载装置通过自带的无线传输单元连接于所述地面控制系统。

技术总结本发明实施例提供一种随钻雷达天线搭载装置及随钻雷达天线搭载系统，涉及地下工程超前预测技术领域,该随钻雷达天线搭载装置包括：设于钻铤(1)的周向的第一刻槽(11)内的发射电磁波的发射天线(10)，设于钻铤(1)的周向的第二刻槽(12)内、接收由电磁波在地质目标上产生的反射信号的接收天线(20)，设于钻铤(1)的第三刻槽(13)内、自接收天线(20)采集反射信号的集成电路板(30)，为集成电路板(30)供电的电源(40)。在深部地下工程建设过程中，钻探的同时采用随钻雷达天线搭载装置对掌子面前方一定范围内的地质进行探测，从而达到钻探过程中随时能够对掌子面前方一定范围内的不良地质进行有效的探测。技术研发人员：李智,李久林,马海志,邱德隆,杨应辉,罗华丽,李文聪,李添才,王思锴,李芳凝,高涛,李世民,颜威,陈晶,余永明,方成,任干受保护的技术使用者：北京城建勘测设计研究院有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15