Способ определения положения устройства для образования скважин

 

Способ определения положения устройства для образования скважин включает снятие информации о положении в пространстве на сформированном в данный момент участке скважины устройства для образования скважин относительно расположенной вне скважины измерительной базы, передачу сигнала на приемное приспособление и обработку полученного сигнала. Затем осуществляют последующие периодические измерения положения в пространстве устройства для образования скважин в процессе формирования скважины относительно измерительной базы. При этом совместно с устройством для образования скважин по формируемой скважине перемещают по меньшей мере одну дополнительную измерительную базу. После образования участка скважины дополнительную измерительную базу фиксируют в скважине и определяют ее положение в пространстве относительно расположенной вне скважины измерительной базы и/или относительно устройства для образования скважин. После определения положения в пространстве дополнительной измерительной базы последующие периодические измерения положения в пространстве устройства для образования скважин осуществляют относительно дополнительной измерительной базы. Технический результат изобретения - повышение точности определения положения в пространстве устройства для образования скважин. 8 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и строительству, в частности к способам определения положения в пространстве устройства для образования скважин при их проходке, и может быть использовано преимущественно при прокладке инженерных коммуникаций под препятствиями бестраншейным методом.

Известен способ определения положения устройства для образования скважин, согласно которому контроль положения в грунте устройства для образования скважин осуществляют излучением электромагнитных колебаний с помощью размещенного на перемещающемся устройстве генератора излучений и приемом сигналов на поверхности с помощью приемника излучений (Пестов Г. Н. Закрытая прокладка трубопроводов. -М.: Стройиздат, 1964, с. 51 - 52, рис. 32).

К недостаткам известной технологии можно отнести сравнительно низкую точность определения в пространстве устройства для образования скважин. Указанное обстоятельство вызвано тем фактом, что в процессе образования скважины на излучаемые сигналы накладываются помехи, вызванные наличием в грунтовом массиве металлических предметов, например проложенные ранее коммуникации, кабели связи, остатки фундамента и тому подобные включения, которые искажают передаваемый сигнал. При этом следует отметить, что при реализации используемой технологии накладываются существенные ограничения по глубине нахождения устройства для образования скважин, которые обусловлены определенным ограничением дальности прохода четкого сигнала в грунтовом массиве.

К недостаткам, ограничивающим область использования известной технологии, можно отнести практически невозможность определения положения устройства для образования скважин в вертикальной плоскости, т. е. положения его в пространстве по высоте.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ определения положения устройства для образования скважин, включающий снятие информации о положении в пространстве на сформированном в данный момент участке скважины устройства для образования скважин относительно расположенной вне скважины измерительной базы, передачу сигнала на приемное приспособление, обработку полученного сигнала и последующие периодические измерения положения в пространстве устройства для образования скважин в процессе формирования последней относительно измерительной базы (патент РФ N 2013499, кл. E 02 F 5/16, опублик. 1994).

Описанная выше технология частично устраняет недостатки вышеописанного способа, поскольку позволяет осуществлять постоянный контроль за положением в пространстве устройства для образования скважин по мере перемещения его в грунтовом массиве.

К недостаткам известной технологии можно отнести ограничения по длине проходки, которые обусловлены используемым методом снятия информации. Так, наиболее эффективно известный способ может быть использован на длине 15 - 20 м, тогда как в среднем общая длина формируемой скважины составляет около 50 - 60 м.

Задача изобретения - создание такой технологии, которая обеспечивала бы определение точного положения в пространстве устройства для образования скважин при формировании им скважин большой протяженности.

Технический эффект, который может быть получен при реализации изобретения, заключается в повышении точности определения положения в пространстве устройства для образования скважин при одновременном увеличении скорости проходки.

Задача решается за счет того, что в способе определения положения устройства для образования скважин, включающем снятие информации о положении в пространстве на сформированном в данный момент участке скважины устройства для образования скважин относительно расположенной вне скважины измерительной базы, передачу сигнала на приемное приспособление, обработку полученного сигнала и последующие периодические измерения положения в пространстве устройства для образования скважин в процессе формирования последней относительно измерительной базы, совместно с устройством для образования скважин по формируемой скважине перемещают по меньшей мере одну дополнительную измерительную базу, а после образования участка скважины дополнительную измерительную базу фиксируют в скважине и определяют ее положение в пространстве относительно расположенной вне скважины измерительной базы и/или относительно устройства для образования скважин, при этом после определения положения в пространстве дополнительной измерительной базы последующие периодические измерения положения в пространстве устройства для образования скважин осуществляют относительно дополнительной измерительной базы.

На фиг. 1 схематично изображен процесс проведения измерений относительно расположенной вне скважины измерительной базы; на фиг. 2 - установка дополнительной измерительной базы в сформированной скважине; на фиг. 3 - процесс проведения измерений относительно дополнительной измерительной базы; на фиг. 4 - устройство для образования скважин с измерительным звеном; на фиг. 5 - один из вариантов конструктивного выполнения измерительной базы; на фиг. 6 - один из вариантов конструктивного выполнения узла соединения измерительных звеньев между собой; на фиг. 7 - блок-схема приспособления для передачи приема и обработки измерительных сигналов; на фиг. 8 - разрез А - А на фиг. 6.

В соответствии с предлагаемым способом определения положения устройства для образования скважин при формировании последней из предварительно обустроенного рабочего котлована 1 проходку осуществляют с помощью устройства 2 для образования скважины в грунте, в качестве которого могут быть использованы, например, пневмопробойник (фиг.1 - 4), буровое устройство (не показано) или раскатчик грунта (не показан). По мере перемещения в грунтовом массиве по заданной траектории устройства 2 для образования скважины за ним образуется скважина 3, при этом по мере образования скважины 3 грунт может любым известным способом транспортироваться на поверхность непрерывно или циклически с помощью приспособления для транспортировки грунта (не показано).

Формирование скважины 3 в грунтовом массиве может осуществляться и без транспортировки грунта на поверхность, то есть уплотнением грунта в стенки образуемой скважины 3. Траектория формируемой скважины 3 зависит от многих параметров - месторасположения по трассе проходки подземных коммуникаций или фундаментов строений, плотности грунта, однородности грунтового массива по трассе, то есть наличия в нем твердых включений. По мере перемещения устройства 2 для образования скважины в грунтовом массиве осуществляют снятие информации о его положении в пространстве на сформированном в данный момент участке скважины 3. Указанная информация может быть снята, например, с помощью размещенных непосредственно на устройстве для образования скважины датчиков положения (не показаны), которые могут быть выполнены, например, в виде гироскопов, дифференциально-трансформаторного преобразователя перемещений или уровней. Одновременно осуществляют измерение пути, который прошло устройство 2 для образования скважины от устья скважины до точки, в которой произведен съем информации с датчиков положения. Для измерения пути, который прошло в грунтовом массиве устройство 2 для образования скважин, может быть использована энергоподводящая магистраль 4, по которой к приводу (не показан) устройства 2 для образования скважин подводится энергоноситель, например, сжатый воздух, рабочая жидкость или электрический ток. Поскольку один конец энергоподводящей магистрали 4 соединен с корпусом устройства 2 для образования скважин, то при перемещении устройства 2 для образования скважин в грунтовом массиве в скважину 3 будет затягиваться и энергоподводящая магистраль 4. При нанесении через определенный интервал разметки, например, рисок или меток на защитной оболочке энергоподводящей магистрали 4 несложно определить путь, который прошло устройство 2 для образования скважин в грунтовом массиве. Снятие информации может быть осуществлено также с помощью расположенных в сформированном участке скважины 3 датчиков 5 положения, в качестве которых могут быть использованы тензометрические или потенциометрические датчики. Снятие информации о положении в пространстве устройства 2 для образования скважин осуществляют относительно измерительной базы 6, которую размещают вне скважины 3, например в рабочем котловане 1 (фиг. 1). В качестве измерительной базы 6 может быть использовано любое устройство, ориентация которого предварительно определена и не изменяется в процессе проведения измерений. Таким образом измерительная база 6 выполняет функции системы координат (X-Y), относительно которой определяется в дальнейшем изменение положения в пространстве устройства 2 для образования скважин. После снятия информации с датчиков 5 положения сигнал передают на приемное приспособление 7, которое может быть расположено, например, в рабочем котловане 1 или непосредственно в устье сформированной скважины 3 (фиг. 1 и 2). Передача сигнала может быть осуществлена по радио или проводной связью с помощью расположенных в полости скважины кабелей (на чертежах не изображены), которые электрически связывают датчики 5 положения с приемным приспособлением 7. Затем осуществляют последующее периодическое измерение положения в пространстве устройства 2 для образования скважин в процессе формирования последней относительно измерительной базы 6. Указанное повторное измерение может быть осуществлено либо по окончании проходки участка скважины 3 определенной длины, либо после прохождения устройством 2 для образования скважин части указанного участка скважины 3. Снятую информацию передают на приемное приспособление 7, где осуществляют обработку полученного сигнала и сравнение параметров первоначально полученного сигнала с параметрами повторного сигнала. Если в результате сравнения этих сигналов получают расхождения, то делают вывод об изменении положения в пространстве устройства 2 для образования скважин. Зная при этом величину пути, который прошло устройство 2 для образования скважин в грунтовом массиве, и его ориентацию в каждом положении, при котором было осуществлено измерение, можно с большой степенью точности определить траекторию перемещения устройства 2 в грунтовом массиве, а, следовательно, и траекторию образованной скважины 3. Для обработки полученных сигналов и сравнения их между собой может быть использована расположенная на поверхности в передвижном модуле вычислительная машина, которая может выдавать обработанные сигналы, например, в виде графиков или таблиц изменения положения в пространстве устройства 2 для образования скважин при проведении каждого замера. Совместно с устройством 2 для образования скважин по формируемой скважине 3 перемещают по меньшей мере одну дополнительную измерительную базу 8. Измерительная база 8 может иметь аналогичную конструкцию как и основная измерительная база 6. Для перемещения дополнительной измерительной базы 8 совместно с устройством 2 для образования скважин она может быть, например, выполнена на самоходном шасси (на чертежах не изображено) или соединена с устройством 2 для образования скважин посредством тяги 9 (фиг. 1). Тяга 9 одним своим концом соединена с корпусом устройства 2 для образования скважин, а другим - с корпусом дополнительной измерительной базы 8, при этом тяга 9 имеет приспособление (не показано) для его отсоединения от корпуса устройства 2 для образования скважин или от корпуса дополнительной измерительной базы 8, которое срабатывает по управляющему сигналу оператора. При использовании нескольких дополнительных баз 8 они могут последовательно соединяться между собой и с устройством 2 для образования скважин тягами 9 или иметь автономный привод передвижения (самоходное шасси). После формирования участка скважины 3 дополнительную измерительную базу 8 отсоединяют от устройства 2 для образования скважин, т. е. оператор подает управляющий сигнал, по которому тяга 9 освобождает от связи дополнительную измерительную базу 8 от связи с устройством 2 для образования скважин. В случае использования для перемещения по сформированной скважине 3 дополнительной измерительной базы 8, которая имеет автономный привод ее перемещения, оператор подает управляющий сигнал на выключение этого привода. При использовании нескольких дополнительных измерительных баз 8, которые перемещаются по формируемой скважине 3 совместно с устройством 2 для образования скважин, останавливают только последнюю из цепочки дополнительных измерительных баз 8, а остальные дополнительные измерительные базы продолжают перемещение по скважине 3 совместно с устройством 2 для образования скважин. После остановки дополнительной измерительной базы 8 ее фиксируют в скважине 3 и определяют положение в пространстве дополнительной измерительной базы 8 относительно расположенной вне скважины 3 измерительной базы 6, положение которой в пространстве определено в начале проведения работ, и/или относительно устройства 2 для образования скважин, положение которого в пространстве известно в результате ранее проведенных измерений. Фиксация дополнительной измерительной базы 8 в скважине 3 может быть осуществлена, например, с помощью анкеров (не показаны), которые по управляющему сигналу оператора внедряются в стенки образованной скважины 3, или с помощью распорных приспособлений 10 (фиг. 3), которые также по управляющему сигналу оператора выдвигаются из корпуса дополнительной измерительной базы 8 до взаимодействия со стенками скважины 3. В качестве распорных приспособлений 10 могут быть использованы, например, емкости из эластичного материала, внутренняя полость каждой из которой через распределительную аппаратуру сообщена с источником для подачи рабочего агента под давлением. При подаче рабочего агента, в качестве которого может быть использована жидкость или газ, в емкости последние увеличиваются в объеме (раздуваются) до взаимодействия со стенками скважины 3 и фиксируют дополнительную измерительную базу 8 в скважине 3, предотвращая изменения ее положения в пространстве при проведении дальнейших измерений. После фиксации дополнительной измерительной базы 8 в скважине 3 определяют ее положение в пространстве относительно положения в пространстве измерительной базы 6 и/или относительно устройства 2 для образования скважин. Следует отметить, что до определения положения в пространстве дополнительной измерительной базы 8 расположенная вне скважины 3 измерительная база 6 продолжает выполнять функции системы координат (X-Y) при снятии информации о положении в пространстве устройства 2 для образования скважин, а после определения положения в пространстве дополнительной измерительной базы 8 она начинает выполнять функции системы координат (X₁-Y₁), относительно которой производятся последующие измерения положения в пространстве устройства 2 для образования скважин. Дальнейшие периодические измерения положения в пространстве устройства 2 для образования скважин при его последующем перемещении в грунтовом массиве осуществляют относительно дополнительной измерительной базы 8, а расположенная вне скважины измерительная база 6 не принимает участия в дальнейших измерениях. В зависимости от протяженности формируемой скважины 3 указанные операции по отсоединению очередной дополнительной измерительной базы 8 повторяют до выхода устройства 2 для образования скважин в приемный котлован (не показан). При этом в каждом случае происходит смена координат отсчета, относительно которой осуществляют измерения положения в пространстве устройства 2 для образования скважин, т. е. одновременно с перемещением в грунтовом массиве устройства 2 для образования скважин по сформированной скважине перемещается и система координат. При отклонении устройства 2 для образования скважин от заданного курса в зависимости от условий проходки (расположения на трассе проходки действующих подземных коммуникаций) проходку или прекращают для извлечения устройства 2 из грунтового массива, или, воздействуя на устройство 2 для образования скважин, изменяют направление его перемещения в грунтовом массиве для выхода на заданный курс. Для изменения направления перемещения устройства 2 для образования скважин оно может быть оборудовано, например, грунтовыми рулями (не показаны).

В качестве примера, иллюстрирующего один из вариантов конструктивного выполнения датчиков 5 положения, можно привести конструкцию приспособления для определения положения в пространстве устройства 2 для образования скважин. Указанное приспособление содержит основное измерительное звено 11, которое одним своим концом с помощью приспособления для закрепления основного измерительного звена 11 на устройстве 2 для образования скважин соединено с корпусом последнего (фиг. 4). Приспособление для закрепления основного измерительного звена на устройстве 2 для образования скважин может быть выполнено в виде шарнирного соединения. Второй конец основного измерительного звена 11 с помощью шарнирного соединения соединен с дополнительными измерительными звеньями, которые могут быть выполнены в виде шарнирно соединенных между собой посредством шарнирных соединений мерных стержней 12. В рабочем котловане 1 или около устья скважины 3 размещена измерительная база 6, которая содержит приспособление для ориентации по меньшей мере одного дополнительного измерительного звена. Указанное приспособление может быть выполнено, например, в виде размещенного на самоходном шасси или на установленном с возможностью перемещения в скважине 3 основании стола 13 (фиг. 5), на котором установлен с возможностью перемещения для пропуска мерного стержня 12 прижим 14. Стол 13 и прижим 14 выполнены с фигурными пазами 15 для ориентирования мерных стержней 12. Длина пазов 15 должна быть кратна длине мерных стержней 12, т. е. на столе 13 может быть размещен по меньшей мере один мерный стержень 12. В прижиме 14 выполнены каналы 16 для размещения направляющих 17, которые одним своим концом жестко соединены со столом 13. Для определения ориентации оси фигурного паза 15, а, следовательно, и всей измерительной базы 6 в пространстве при ее установке, на столе 13 может быть установлен датчик для определения ориентации стола 13 в вертикальной плоскости и датчик для определения ориентации стола 13 в горизонтальной плоскости (не показаны), которые электрически связаны с приемным приспособлением 7. При этом стол 13 может быть шарнирно соединен с самоходным шасси или с основанием и иметь приспособление для фиксации его относительно самоходного шасси или основания в промежуточных положениях. При этом следует отметить, что каждая дополнительная измерительная база может иметь аналогичное конструктивное выполнение. На поверхности или в рабочем котловане 1 может быть размещено приемное приспособление 7, предназначенное для передачи, приема и обработки сигналов, связанного с основным измерительным звеном 11 датчиков 5 положения, каждый из которых связан с соответствующим мерным стержнем 12. Приемное приспособление 7 может быть выполнено, например, в виде электрически соединенных между собой усилителя-преобразователя 18 сигнала датчиков 5 положения, блока 19 приема информации, блока 20 обработки информации и устройства 21 для отображения информации, например, монитора (фиг. 7), при этом все узлы приемного приспособления 7, обеспечивающего передачу, прием и обработку сигналов датчиков 5 положения, конструктивно могут быть объединены в одном подвижном модуле. Датчики 5 положения могут быть электрически соединены с усилителем-преобразователем 18 сигнала. На столе 13 может быть размещен счетчик 22 для определения количества мерных стержней 12, прошедших через стол 13. Счетчик 22 может быть электрически соединен с усилителем-преобразователем 18 сигнала.

Шарнирное соединение, соединяющее основное измерительное звено 11 с корпусом устройства 2 для образования скважин, может иметь одну и более степеней свободы, обеспечивающих поворот основного измерительного звена 11 относительно корпуса устройства 2 для образования скважин в одной или по меньшей мере двух плоскостях. Для обеспечения поворота основного измерительного звена 11 относительно корпуса устройства 2 для образования скважин в грунте в двух плоскостях шарнирное соединение может быть выполнено, например, карманного типа, т. е. включать в себя два шарнира 23 и 24 (фиг. 4), каждый из которых обеспечивает поворот основного измерительного звена 11 в одной плоскости. Взаимное расположение плоскостей поворота шарниров 23 и 24 друг относительно друга определяют в зависимости от выбранной системы координат, в которой определяют положение устройства 2 для образования скважин в пространстве. Предпочтительно расположить плоскости поворота шарниров 23 и 24 взаимно перпендикулярно, т. е. осуществлять определение положения устройства для образования скважины в декартовой системе координат.

Шарнирное соединение основного измерительного звена 11 с мерным стержнем 12 и шарнирное соединение мерных стержней 12 между собой также может быть выполнено с одной и более степенями свободы. При варианте конструктивного выполнения шарнирных соединений с двумя степенями свободы они могут быть выполнены карданного типа, т. е. идентично описанному выше шарнирному соединению.

Смежные мерные стержни 12 могут быть соединены между собой с возможностью поворота друг относительно друга в одной плоскости, что существенно упрощает конструкцию приспособления. В этом случае для обеспечения возможности измерения положения мерных стержней 12 в двух плоскостях целесообразно расположить плоскости поворота соседних смежных пар мерных стержней 12 взаимно перпендикулярно, то есть шарнирное соединение обеспечивает поворот одной пары смежных стержней 12 друг относительно друга в одной плоскости, а смежное шарнирное соединение обеспечивает поворот соседней пары мерных стержней 12 друг относительно друга в плоскости, которая расположена перпендикулярно плоскости поворота первой пары смежных мерных стержней 12.

Для упрощения процесса измерения и унификации узлов основное измерительное звено 11 может быть выполнено в виде мерного стержня 12.

В случае использования в качестве устройства 2 для образования скважин пневмопробойника, в котором в качестве энергоносителя используется подаваемый по энергоподводящей магистрали 4 (шлангу) сжатый воздух, целесообразно мерные стержни 12 и датчики 5 положения разместить во внутренней полости энергоподводящей магистрали 4, которая при таком варианте конструктивного выполнения устройства будет выполнять одновременно функции магистрали для подвода энергоносителя к устройству 2 для образования скважин и защитного приспособления для мерных стержней 12 и датчиков 5 положения.

Для повышения точности проводимых измерений из условия обеспечения вписываемости мерных стержней 12 в формируемую скважину 3 криволинейной формы целесообразно длину каждого мерного стержня 12 выбрать соизмеримой с длиной устройства 2 для образования скважин, т. е. чтобы соблюдалось условие, при котором длина каждого мерного стержня 12 не превышала 1,1 от длины устройства 2 для образования скважин. С другой стороны, для сокращения затрат времени на монтаж мерных стержней 12 и датчиков 5 положения целесообразно, чтобы длина мерного стержня 12 была соизмерима с длиной устройства 2 для образования скважин, то есть чтобы соблюдалось дополнительное ограничение, согласно которому длина каждого мерного стержня 12 должна составлять не менее 0,9 от длины устройства 2 для образования скважин.

В зависимости от выбранной системы измерений и необходимой точности результатов измерений в качестве датчиков 5 положения может быть использован любой известный тип датчиков для измерения угла поворота одного элемента относительно другого элемента, например, тензометрические датчики, дифференциально-трансформаторный преобразователь перемещений, оптический датчик и тому подобные датчики для измерения угла. Для повышения надежности работы и упрощения конструкции предпочтительным является использование потенциометрических датчиков, которые обеспечивают при этом достаточно высокую точность измерения.

Наиболее рациональным по технологичности и простоте изготовления является вариант конструктивного выполнения шарнирных соединений 23 и 24, при котором каждое шарнирное соединение мерных стержней 12 между собой выполнено в виде закрепленной на конце одного мерного стержня 12 вилки 25 с соосно расположенными радиальными каналами на каждом из ее выступов 26, закрепленного на конце второго мерного стержня 12 осевого выступа 27 с гнездами на его боковых поверхностях и двух втулок 28 (фиг. 6). В этом случае в качестве датчиков 5 положения предпочтительно использовать потенциометрические датчики, в корпусе 29 каждого из которых расположен подвижный выходной элемент 30. Подвижный выходной элемент 30 кинематически связан с ползуном (на чертежах не изображен) потенциометра. Каждая втулка 28 расположена в радиальном канале соответствующего выступа 26 вилки 25 и в соответствующем гнезде осевого выступа 27. Осевой выступ 27 расположен между выступами 26 вилки 25 и установлен с возможностью поворота относительно последних. Корпус 29 потенциометрического датчика жестко соединен с одним из выступов 26 вилки 25, а подвижный выходной элемент 30 потенциометрического датчика размещен внутри соответствующей втулки 28 и жестко соединен с осевым выступом 27. Таким образом при изменении взаимного расположения смежных мерных стержней 12 друг относительно друга происходит поворот вилки 25 относительно осевого выступа 27, а следовательно, и поворот друг относительно друга корпуса 29 потенциометрического датчика и его подвижного выходного элемента 30. При изменении положения выходного элемента 30 происходит перемещение ползуна потенциометра по его катушке, что приводит к изменению выходного параметра потенциометрического датчика на величину, пропорциональную величине угла поворота мерных стержней 12 друг относительно друга.

Описанный выше вариант конструктивного выполнения устройства, с помощью которого реализуется предлагаемая технология, работает следующим образом.

В начале трассы проходки отрывают рабочий котлован 1, в котором монтируют лафет (на чертежах не изображен) для запуска устройства 2 для образования скважин. В рабочем котловане 1 размещают измерительную базу 6. Лафет для запуска устройства 2 для образования скважин ориентируют по проектной оси формируемой скважины 3, например, с помощью уровня и угломера. Перед запуском устройства 2 для образования скважин к его корпусу с помощью тяги 9 присоединяют по меньшей мере одну дополнительную измерительную базу 8. В случае использования нескольких дополнительных измерительных баз 8 каждую из них с помощью соответствующей тяги 9 последовательно соединяют друг с другом. Затем осуществляют запуск устройства 2 для образования скважин, которое начинает погружаться в грунтовый массив под действием ударной нагрузки (в случае использования пневмопробойника) или ввинчиванием в грунтовый массив катков рабочего органа (при использовании раскатчика грунта). После заглубления в грунт корпуса (или рабочего органа) устройства 2 для образования скважин на величину, превышающую половину его длины, проходку прекращают и устройство 2 для образования скважин с помощью шарнирного соединения 23 и 24 соединяют с основным измерительным звеном 11. Дополнительные измерительные звенья могут быть предварительно соединены с основным измерительным звеном 11 и в собранном виде размещены в рабочем котловане 1. Возможна и другая последовательность выполнения указанных работ, при которой наращивание мерных стержней 12 осуществляют в процессе формирования скважины 3. При этом следует отметить, что основное измерительное звено 11 может быть соединено с устройством 2 для образования скважин и перед запуском последнего. После присоединения к корпусу устройства 2 для образования скважин основного измерительного звена 9 включают привод устройства 2 для образования скважин и оно продолжает внедряться в грунтовый массив, формируя своим корпусом стенки скважины 3 и затягивая в образованную скважину дополнительную измерительную базу 8. Поскольку основное измерительное звено 11 кинематически связано с устройством 2 для образования скважин, то при внедрении в грунтовый массив устройства 2 для образования скважин в скважину 3 будет затягиваться вся цепочка, состоящая из основного и дополнительных измерительных звеньев 11. По мере внедрения в грунтовый массив устройства 2 для образования скважин каждый мерный стержень 12 последовательно проходит через фигурный паз 15 на столе 13 и фигурный паз 15 на прижиме 14 расположенной в рабочем котловане 1 измерительной базы 6, положение в пространстве которой предварительно определяют с помощью соответствующих датчиков. Поскольку прижим 14 подпружинен и установлен с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно стола 13, то под действием пружины прижим 14 воздействует на мерный стержень 12, прижимая его к столу 13, и тем самым ориентирует мерный стержень 12 относительно стола 13, а следовательно, и относительно измерительной базы 6, положение которой определено относительно проектной оси скважины 3. В процессе формирования участка скважины 3 осуществляют снятие информации о положении в пространстве на сформированном в данный момент участке скважины 3 устройства 2 для образования скважин. Для этого определяют с помощью датчиков 5 положение в пространстве каждого мерного стержня 12, который в данный момент расположен во внутренней полости сформированного участка скважины 3, друг относительно друга и относительно расположенного в данный момент на столе 13 измерительной базы 6 мерного стержня 12. Сигналы от датчиков 5 положения поступают в усилитель-преобразователь 18 сигнала и далее через блок 19 приема информации в блок 20 обработки информации, где они запоминаются. В случае необходимости эти сигналы могут быть вызваны на устройство 21 для отображения информации, на котором полученные данные отображаются, например, в виде таблицы или соответствующего графика. Полученная информация представляет собой данные как о положении в пространстве устройства 2 для образования скважин, так и о траектории сформированного в данный момент участка скважины 3, поскольку известно положение устройства 2 для образования скважин в пространстве через отрезки пути, равные длине мерного стержня 12. При этом следует отметить, что в случае необходимости, т. е. при отклонении траектории перемещения в грунтовом массиве устройства 2 для образования скважин от ее проектной оси, информация о положении в пространстве которой может быть предварительно введена в устройство 21 для отображения информации, на устройство 2 для образования скважин воздействуют любым известным методом, например, грунтовыми рулями, осуществляя корректировку направления его перемещения. После снятия информации о положении в пространстве на сформированном в данный момент участке скважины 3 устройства 2 для образования скважин и передачи этой информации на приемное приспособление 7 осуществляют последующее периодическое измерение положения в пространстве устройства 2 для образования скважин в процессе ее формирования относительно размещенной в рабочем котловане 1 измерительной базы 6. Указанные последующие измерения осуществляют описанным выше образом и в той же последовательности. Полученная при последующих измерениях информация также поступает в блок 20 обработки информации, где она запоминается и сравнивается с полученной ранее информацией о положении в пространстве устройства 2 для образования скважин. По полученным в результате сравнения данным о положении в пространстве устройства 2 для образования скважин в процессе его перемещения в грунтовом массиве делается вывод об изменении его положения в пространстве относительно измерительной базы 6. Замер углов отклонения устройства 2 для образования скважин в пространстве от измерительной базы 6 целесообразно осуществлять через равные отрезки перемещения устройства 2 для образования скважин в грунтовом массиве, величина которых кратна длине мерного стержня 12. В этом случае определение положения в пространстве устройства 2 для образования скважин осуществляется относительно одних и тех же точек в скважине 3 и относительно измерительной базы 6, что значительно повышает точность проводимых измерений. После формирования скважины 3 на части ее длины оператор подает управляющий сигнал, по которому срабатывает приспособление для отсоединения тяги 9 от корпуса устройства 2 для образования скважин и дополнительная измерительная база 8 останавливается в скважине 3. При этом устройство 2 для образования скважин может продолжать перемещение в грунтовом массиве и его положение в пространстве в этот период будет контролироваться относительно расположенной в рабочем котловане 1 измерительной базы 6 или на указанный период проходку прекращают. Следует отметить, что длина формируемого участка скважины 3, после которого осуществляют отсоединение от устройства 2 для образования скважин дополнительной измерительной базы 8, определяется общей длиной соединенных между собой измерительных звеньев 11. Как показала практика, суммарная длина измерительных звеньев 11 не должна превышать 15 - 20 м, поскольку дальнейшее увеличение количества измерительных звеньев 11 приводит к существенному увеличению энергоемкости процесса проходки за счет необходимости дополнительного увеличения мощности привода устройства 2 для образования скважин для обеспечения перемещения по полости скважины 3 цепочки измерительных стержней 11. После прекращения перемещения по скважине 3 дополнительной измерительной базы 8 осуществляют ее фиксацию в скважине 3. Для этого по управляющему сигналу оператора емкости из эластичного материала распорных приспособлений 10 дополнительной измерительной базы 8 сообщают с источником для подачи рабочего агента под давлением. При подаче рабочего агента в емкости последние увеличиваются в объеме (раздуваются) до взаимодействия со стенками скважины 3 и фиксируют дополнительную измерительную базу 8 в скважине 3, предотвращая изменения ее положения в пространстве при проведении дальнейших измерений. Затем определяют положение дополнительной измерительной базы 8 в пространстве относительно положения расположенной в рабочем котловане 1 измерительной базы 6 и/или относительно положения в пространстве устройства 2 для образования скважин. Полученную информацию о положении в пространстве дополнительной измерительной базы 8 передают в приемное приспособление 7. После определения положения в пространстве дополнительной измерительной базы 8 осуществляют последующие периодические измерения положения в пространстве устройства 2 для образования скважин на смежном участке скважины 3 при ее формировании относительно дополнительной измерительной базы 8, а размещенная в рабочем котловане 1 измерительная база 6 не принимает участия в дальнейших измерениях. Последующие периодические измерения положения в пространстве устройства 2 для образования скважин относительно дополнительной измерительной базы 8 осуществляют описанным выше образом. Поскольку информация о положении в пространстве дополнительной измерительной базы 8 занесена в блок 20 обработки информации, то получаемая в результате последующих измерений информация о положении в пространстве устройства 2 для образования скважин на смежном участке скважины 3 при его формировании подвергается коррекции с учетом данных о положении в пространстве дополнительной измерительной базы 8 и на устройстве 21 отображается информация о положении в пространстве устройства 2 для образования скважин относительно положения в пространстве расположенной в рабочем котловане 1 измерительной базы 6, т. е. при изменении положения системы координат определено положение в пространстве устройства 2 для образования скважин относительно его исходного положения при запуске из рабочего котлована 1. Далее по мере необходимости (в зависимости от проектной длины формируемой скважины 3) указанные выше приемы изменения положения системы координат по длине формируемой скважины 3 с помощью дополнительных измерительных баз 8 повторяются до выхода устройства 2 для образования скважин в приемный котлован. После окончания формирования скважины по всей ее длине или отдельного ее участка дополнительные измерительные базы извлекают из скважины 3, например, с помощью троса (не показан).

Формула изобретения

Способ определения положения устройства для образования скважин, включающий снятие информации о положении в пространстве на сформированном в данный момент участке скважины устройства для образования скважин относительно расположенной вне скважины измерительной базы, передачу сигнала на приемное приспособление, обработку полученного сигнала и последующие периодические измерения положения в пространстве устройства для образования скважин в процессе формирования скважины, отличающийся тем, что совместно с устройством для образования скважин по формируемой скважине перемещают по меньшей мере одну дополнительную измерительную базу, а после образования участка скважины дополнительную измерительную базу фиксируют в скважине и определяют ее положение в пространстве относительно расположенной вне скважины измерительной базы и/или относительно устройства для образования скважин, при этом после определения положения в пространстве дополнительной измерительной базы последующие периодические измерения положения в пространстве устройства для образования скважин осуществляют относительно дополнительной измерительной базы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8