前言
井下钻探是井下采掘地段探明各种局部地质变化常用的技术手段, 广泛用于井下探煤层、 探构造和探放水。由于煤岩层赋存状况变化、 施工工艺等原因, 导致施工的井下钻探孔总是要偏离设计轨迹, 特别是钻孔倾角为 0～25°俯角及上仰角时，垂直方向偏离更加严重。这样井下钻探孔取得的数据与实际情况不相符, 地质资料的分析相当困难, 容易出现井下钻探孔数量越多, 越难分析煤层及构造的赋存状态的现象。
为了确定井下钻探孔的偏斜轨迹, 提高地质钻探资料的准确性, 福州华虹智能科技服份有限公司生产的YZG7.4矿用本安型随钻轨迹测量仪应运而生。此仪器主要用于近水平钻孔施工过程中的随钻轨迹监测，可随钻测量钻孔倾角、方位角等主要参数，最终测斜数据经计算机软件处理后,显示钻孔空间轨迹,供后续钻孔轨迹设计进行参考。也可完成对垂直孔、水平孔、俯角孔与分支孔的随钻测量工作。
1 YZG7.4矿用随钻轨迹测量仪简介
1.1 仪器简介
YZG7.4矿用随钻轨迹测量仪主要用于近水平钻孔施工过程中的随钻轨迹监测，可随钻测量钻孔倾角、方位角等主要参数，最终测斜数据经计算机软件处理后,显示钻孔空间轨迹,供后续钻孔轨迹设计进行参考。也可完成对垂直孔、水平孔、俯角孔与分支孔的随钻测量工作。配备高性能矿用本安型手持终端，可以在井下完成钻孔数据采集及处理，矿用本安型手持终端同时可以作为煤矿现场拍照取证、地质编录、井下协同办公、井下应急照明、矿井安全监督执法管理等。
1.2 适用范围
主要适用于煤矿地质勘探孔、瓦斯抽放孔等钻孔轨迹的跟踪监测。可完成对垂直孔、水平孔、俯角孔与分支孔的随钻测量工作。如：煤矿井下地质勘探孔、瓦斯抽放孔、探放水孔、注浆加固孔等钻孔轨迹的测量。
1.3 设备特点
1）本系统的测量探管采用高抗冲击、抗振动的传感器元件，提高了其工作长期稳定性。
2）仪器可以按照传统测斜仪在终孔后重新下钻测斜的方式进行测量；更具有边打边测的新功能，利用接钻杆的时间完成测斜，不影响钻孔施工；即使是按照传统方式在终孔后重新下钻来测量，仪器也能够接上钻头，当遇到坍塌孔段或传统仪器无法正常测量孔段，可以开泵打钻将渣返出，继续测量，保证测斜成功率，保证测斜深度，解决了传统测斜仪器部分钻孔测斜深度不达标的问题。
3）每一次测斜，钻杆静止时间仅需2～20秒（采集时间可调，利用接钻杆的时间完成测斜，不影响钻孔施工），提高测斜效率。
4）仪器操作简单，井下无需设置，探管在井下即可更换电池，钻工即可完成测斜，测量精度高。
5）探管和无磁钻杆可存放在钻场，只需将手持终端和探管电池带回地面，方便钻工携带。
6）测斜数据可直接导入CAD绘图，方便技术人员进行对比分析。
7）软件可以生成实钻与设计轨迹在各测点的左右和上下偏差和三维图；还可以根据客户实际施工需要，增加个性化功能，满足不同需求。
8）手持终端实现井下数据无线读取，及数据和图形显示功能。
9）软件可以实现群孔群测、数据库功能，方便在手持终端及软件中方便查找以往的各个钻孔的测斜数据。
2 YZG7.4矿用本安型随钻轨迹测量仪在煤矿中应用
2.1 应用背景
某矿为了提高井下地质钻孔的信息收集、节省工人的劳动强度等原因计划购买随钻类钻孔轨迹测量仪，为了验证仪器的使用方法与准确程度，某矿井下首先打孔形成“对穿孔”，然后邀请我司到矿进行模拟随钻测量工作，最终验证仪器的准确度。具体钻孔信息如表1-1。 2.2 探测任务
探明1#实验钻孔实际方位角、倾角、轨迹、垂深等钻孔轨迹信息，并提交对应的CAD轨迹图，和数据列表。
2.3 现场施工情况及测量条件
2.3.1现场施工情况
矿方于2021年2月5号成功完成“对穿孔”施工，我司于2021年2月6号早班下井对“对穿孔”进行实际测量工作。
2.3.2 现场测量条件
本次探测地点在36408工作面副巷切眼A号点退后19米探测条件如下：
一、除钻机外无其他大型铁器，无其他强磁干扰；
二、实验孔打钻使用φ65钻头、使用φ42钻杆，我司加工的为φ50的无磁钻杆；
三、开口及终孔位置均为锚网、锚杆支护，在开口和终孔附近5米内可能受到干扰，测量数据可能不准确，数据处理时应当适当考虑受到锚网、锚杆的干扰。
2.4 数据处理与结果解释
2.4.1 数据处理
数据采集完成后，探管连接手持终端，完成数据同步。即可在手持终端上查看数据以及初步的测量数据值以及三个平面上的轨迹投影图。
将数据导出后，可以使用公司自主研发的YZG7.4软件进行细致的处理。
主要步骤如下：
打开YZG7.4的软件，打开数据，新建工作面，将打开的数据导入到新建的工作面，对设计钻孔参数审核、修改。打开数据查找开孔和终孔位置数据，如果有受到磁性干扰进行数据的手动调整、删除，导出CAD图，Excel表格数据。
2.4.2 处理结果
1）参数选择
根据实际测量的参数分析判断、并通过专业的磁偏角查询网站http://www.magnetic-declination.com查询到太原本地的磁偏角应当为-5°41′即-5.68°，通过实际测量5米至10米的平均磁方位角约为327°，因此判断开孔的方位角应该约为320.4°，和矿方提供的开孔真方位角321°基本相同。钻孔参数定为开孔方位角321°，倾角+2°，磁偏角-5.68°。
2）数据列表
在此列举部分数据列表。如图4-1。 根据列表展示，通过自定参数设置以后，实测终孔位置与设计的终孔的终孔位置水平偏差为2.4米（右偏2.4米）、上下偏差为0.116米（上偏0.116米）。
根据钻孔的实际终孔位置对比，实测终孔位置与实际终孔位置水平偏差为0.59米（右偏0.59米）、上下偏差为0.13米（上偏0.13米）。
数据列表中详细记录了钻孔测量点的信息，其中的信息包括：
钻孔名称：手动输入，此次按照111号钻杆输入；
钻杆长度：实际的钻杆长度，此次钻杆长度为1米；
序号：0为本次测量的第一个钻孔，本仪器可以测量多个钻孔信息，序号依次增加；
孔深：根据打点次数和钻孔长度计算出钻孔的实际深度；
真方位角：实际测量出的磁方位角加上固定的磁偏角。
倾角：实测倾角；
地磁倾角：地磁场方向与地面水平方向间的夹角，在本仪器中测量的作用是判断探管是否在保持静止状态，探管在运动状态下和静止状态下的地磁倾角是不同的。
总加速度：探管在静止状态下，测量的总加速度为1，在运动状态下，总加速度的数据会小于1，因此通过总加速度的测量可以判断探管的运动状态即总加速度不为1的时候的数据是运动状态下采集的数据，是不能使用需要矫正的数据；
总磁场：测量环境中的磁干扰，在无干扰的环境中总磁场的数值接近于1，用于判断测量范围内的磁干扰；
温度：测量环境中的温度值显示，有帮助判断一些有温度变化的地质环境；
时间：打点测量的时间；
左右偏差：通过计算得出的实测轨迹与设计轨迹的水平偏差值，其中正值为右偏，负值为左偏；
上下偏差：通过计算得出的实测轨迹与设计轨迹的垂直偏差值，其中正值为上偏，负值为下偏；
东坐标，北坐标，垂深：分别是钻孔轨迹的三维坐标；
水平位移：每一个测点在水平方向的位移长度；
平移方位角：每一个测点的在水平方向上位移的方位角；
视平移：钻孔轨迹在平面投影上的每个测点的位移长度。
通过各种探测的数据，可以保证钻孔的信息的准确性，判断采集时探管的运动状态，通过采集时间的分析来判断打钻信息。可以用过基础数据的全收集，可以完整的显示出钻孔在运动过程中的所有希望得到的信息。
3）成图展示
（1）平面图 通过图4-2 钻孔平面投影图可以看出：按照钻孔实际的终孔位置计算，测量轨迹中显示终孔的位置与实际钻孔的终孔偏差为右偏0.59米。
（2）剖面图 通过图4-3 钻孔剖面投影图可以看出：实测轨迹终孔点和实际终孔点的高差为0.13米。
3 应用结论与分析
3.1 结论
根据本次钻孔确定了开孔点和终孔点后，进行仪器测量实验得到以下结论： 3.2 数据分析
此次测量为“对穿孔”，开孔点和终孔点均贴近锚网干扰范围起点和终点数据可能失真，只能按照钻孔偏移的轨迹延伸推断，因此可能会产生一些误差。
根据实测钻孔数据分析，此次某矿36408工作面副巷1号实验钻孔，孔内偏差不大，钻孔的质量较高。探测结果和实际结果偏差甚微，均方误差仅为0.5％，实验效果非常理想。