權(quán)利要求書： 1.一種深鉆孔側(cè)壁取芯智能鉆機(jī)控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S100，模擬鉆取不同種類巖層，收集巖芯完整時(shí)取芯鉆機(jī)的參數(shù)，對已知巖性的樣品進(jìn)行室內(nèi)鉆取，選擇巖芯完整時(shí)的取芯鉆機(jī)參數(shù)保存，并針對某一種巖性不同試樣進(jìn)行鉆取，人為調(diào)控鉆機(jī)功率，能滿足此鉆取實(shí)現(xiàn)所需功率與鉆頭彎矩的最大值分別為 、 ，以及最小值分別為 、 ，將參數(shù)按不同巖芯種類分別預(yù)存建立數(shù)據(jù)庫；

S200，將細(xì)鋼桿與巖芯端部連接，監(jiān)測巖芯應(yīng)力；

S300，調(diào)用數(shù)據(jù)寄存器中最軟巖層的參數(shù)，即數(shù)據(jù)庫中最小的轉(zhuǎn)速和推進(jìn)力，將所述參數(shù)發(fā)送到取芯鉆機(jī)開始鉆取巖芯；

S400，監(jiān)測鉆取過程中的參數(shù)并反饋取芯鉆機(jī)進(jìn)行調(diào)整，在鉆取過程中，彎矩傳感器監(jiān)測環(huán)切旋鉆器所受彎矩大小，將彎矩檢測值與數(shù)據(jù)庫比對，讀取與彎矩值對應(yīng)的轉(zhuǎn)速和推進(jìn)力，分別調(diào)整取芯鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速和推進(jìn)力直至與數(shù)據(jù)庫一致，為達(dá)到最佳效率，減小耗能，實(shí)際鉆取時(shí)，在判斷出巖性后，進(jìn)行功率調(diào)整，從而提升效率，避免功率浪費(fèi)，功率根據(jù)如下公式進(jìn)行調(diào)整：其中 為在初始鉆取時(shí)鉆頭所受扭矩， 為實(shí)際鉆取該巖芯時(shí)調(diào)整后的功率；

S500，識別巖芯狀態(tài)，判斷是否放棄開采，在鉆取巖芯的過程中，檢測細(xì)鋼桿拉出巖芯的壓力值，若壓力值穩(wěn)定正常，代表巖芯未斷裂，取芯鉆機(jī)持續(xù)鉆取直至巖芯完整取出；

S501，若識別壓力值發(fā)生驟降或減小至零，判定巖芯發(fā)生較嚴(yán)重的裂隙或斷裂，將細(xì)鋼桿與巖芯的連接斷開，使用細(xì)鋼桿將巖芯從取芯鉆機(jī)推出，放棄本破壞巖芯的開采。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深鉆孔側(cè)壁取芯智能鉆機(jī)控制方法，其特征在于，所述S400包括確定巖性的計(jì)算方法：在鉆取過程中，壓力傳感器測出第一回轉(zhuǎn)壓力 和第二回轉(zhuǎn)壓力 ，將兩者的值輸入可編程控制器計(jì)算得出鉆進(jìn)比能e，根據(jù)鉆進(jìn)比能e與巖性對照關(guān)系確定巖石巖性，最后取芯鉆機(jī)根據(jù)不同巖性的相應(yīng)鉆取參數(shù)進(jìn)行鉆取。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種深鉆孔側(cè)壁取芯智能鉆機(jī)控制方法，其特征在于，所述S400中計(jì)算鉆進(jìn)比能e和確定巖石巖性的方法包括：鉆進(jìn)比能： ,其中，e為鉆進(jìn)比能，n為轉(zhuǎn)速，單位為r/min；

2

M為馬達(dá)輸出扭矩 ，單位 ；F為鉆進(jìn)壓力，單位為N；S為鉆頭面積，單位為m ；v為鉆進(jìn)速度，單位為 ；

馬達(dá)輸出扭矩： ；

其中 ,其中 為不同時(shí)間下的回轉(zhuǎn)壓力值；為馬達(dá)排量，單位為

mL/r； 為折減率，默認(rèn)值為0.95；

鉆進(jìn)壓力： ；

其中，R為鏈輪半徑；

減速機(jī)輸出扭矩： ；

其中j為加壓減速比；為效率，取常數(shù)0.98；根據(jù)計(jì)算所得的鉆進(jìn)比能e，依照以下范圍確定巖性，當(dāng) 。

4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的一種深鉆孔側(cè)壁取芯智能鉆機(jī)控制方法，其特征在于，所述S100中的參數(shù)包括轉(zhuǎn)速、彎矩以及推進(jìn)力。

5.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的一種深鉆孔側(cè)壁取芯智能鉆機(jī)控制方法，其特征在于，所述S200包括：使用噴膠探頭噴粘膠，將細(xì)鋼桿端部與巖芯端部粘接固定，使用壓力傳感器監(jiān)測巖芯的應(yīng)力變化。

6.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的一種深鉆孔側(cè)壁取芯智能鉆機(jī)控制方法，其特征在于，所述S501包括：使用噴膠探頭對細(xì)鋼桿與巖芯的粘接處噴射溶解膠，將粘膠溶解后，細(xì)鋼桿與巖芯斷開連接。

7.一種深鉆孔側(cè)壁取芯智能鉆機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，應(yīng)用如權(quán)利要求1?6中任一項(xiàng)所述的一種深鉆孔側(cè)壁取芯智能鉆機(jī)控制方法實(shí)現(xiàn)，包括存儲系統(tǒng)、識別系統(tǒng)、反饋與采集系統(tǒng)，存儲系統(tǒng)分別與識別系統(tǒng)、反饋與采集系統(tǒng)信號連通，存儲系統(tǒng)內(nèi)存儲有已知巖性鉆取操作得到完整巖芯的取芯鉆機(jī)參數(shù)，識別系統(tǒng)包括壓力傳感器（3）、彎矩傳感器（4）、轉(zhuǎn)速傳感器（5）和細(xì)鋼桿（11），所述轉(zhuǎn)速傳感器（5）固定于所述細(xì)鋼桿（11）端部，所述壓力傳感器（3）固定于所述轉(zhuǎn)速傳感器（5）上，所述彎矩傳感器（4）的一側(cè)固定設(shè)有圓盤，所述圓盤與巖芯貼合，所述彎矩傳感器（4）兩側(cè)分別與所述壓力傳感器（3）和巖芯固定；

所述反饋與采集系統(tǒng)包括環(huán)切旋鉆器（6）、環(huán)切給進(jìn)器（7）、細(xì)鋼桿傳動(dòng)裝置（8）、液壓動(dòng)力裝置（9）、噴膠探頭（10）和細(xì)鋼桿動(dòng)力裝置（12），所述環(huán)切旋鉆器（6）一端與所述液壓動(dòng)力裝置（9）傳動(dòng)連接，所述環(huán)切給進(jìn)器（7）固定于所述環(huán)切旋鉆器（6）另一端，所述液壓動(dòng)力裝置（9）推動(dòng)所述環(huán)切旋鉆器（6）和所述環(huán)切給進(jìn)器（7）鉆進(jìn)，所述細(xì)鋼桿傳動(dòng)裝置（8）傳動(dòng)連接于所述細(xì)鋼桿動(dòng)力裝置（12）上，所述細(xì)鋼桿傳動(dòng)裝置（8）將所述細(xì)鋼桿動(dòng)力裝置（12）的推力或拉力傳遞至所述細(xì)鋼桿（11），所述細(xì)鋼桿（11）端部與所述細(xì)鋼桿傳動(dòng)裝置（8）固定，所述噴膠探頭（10）內(nèi)分別存儲有粘膠和溶解膠。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種深鉆孔側(cè)壁取芯智能鉆機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲系統(tǒng)包括可編程控制器（1）、數(shù)據(jù)寄存器（2），所述取芯鉆機(jī)參數(shù)存儲于所述數(shù)據(jù)寄存器（2），所述可編程控制器（1）分別與所述壓力傳感器（3）、所述彎矩傳感器（4）、所述轉(zhuǎn)速傳感器（5）信號連通。

說明書： 一種深鉆孔側(cè)壁取芯智能鉆機(jī)控制系統(tǒng)及方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及巖土力學(xué)測量技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種深鉆孔側(cè)壁取芯智能鉆機(jī)控制系統(tǒng)及方法。背景技術(shù)[0002] 局部壁面應(yīng)力解除法是一種新的應(yīng)力解除方法，通過解除鉆井井壁處足夠多數(shù)量的巖芯，記錄此過程中不同方向的正應(yīng)變變化，就能反算得到遠(yuǎn)場地應(yīng)力，與普通的水壓致裂法相比，由于不需要假設(shè)地應(yīng)力的一個(gè)主應(yīng)力與鉆孔軸線平行，同時(shí)其鉆取巖芯較短，減小了發(fā)生斷芯的可能。[0003] 現(xiàn)有技術(shù)存在如下幾個(gè)缺點(diǎn)：（1）現(xiàn)有的利用局部壁面應(yīng)力解除法進(jìn)行深部作業(yè)的設(shè)備無法根據(jù)鉆孔時(shí)的實(shí)際圍巖壓力情況進(jìn)行轉(zhuǎn)速和推進(jìn)力的調(diào)整；（2）在應(yīng)力解除過程中無法判斷所作業(yè)的巖芯是否出現(xiàn)斷芯；（3）對較軟圍巖使用的取芯鉆機(jī)功率過大造成巖芯應(yīng)力釋放速率過快從而導(dǎo)致巖芯破壞，而且較快的轉(zhuǎn)速會(huì)造成較軟的巖芯斷裂，標(biāo)志著該點(diǎn)處的應(yīng)力解除試驗(yàn)失敗。發(fā)明內(nèi)容[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供一種深鉆孔側(cè)壁取芯智能鉆機(jī)控制系統(tǒng)及方法，本方法在存儲系統(tǒng)預(yù)先建立不同種類巖層下鉆取巖芯未破壞的參數(shù)數(shù)據(jù)庫，然后以最軟巖層的低功率鉆取速度進(jìn)行鉆取，防止巖芯發(fā)生破壞，在持續(xù)鉆取的過程中，采用識別系統(tǒng)監(jiān)測環(huán)切旋鉆器所受彎矩，將檢測彎矩值與數(shù)據(jù)庫比對，然后調(diào)取對應(yīng)彎矩值巖芯所適用的轉(zhuǎn)速和推進(jìn)力，調(diào)整取芯鉆機(jī)參數(shù)直至彎矩、轉(zhuǎn)速與推進(jìn)力與數(shù)據(jù)庫接近，有效降低了鉆取過程中巖芯破壞的可能，采用壓力傳感器檢測拉出巖芯的拉力值，拉力值穩(wěn)定的情況下持續(xù)鉆取直至將巖芯取出，當(dāng)拉力值發(fā)生驟降或減小為零時(shí)，識別系統(tǒng)中的總控制器判定為巖芯破壞，此時(shí)將用于取出巖芯的細(xì)鋼桿與巖芯連接解除，并將巖芯從取芯鉆機(jī)推出，放棄破壞巖芯的鉆取，提高了鉆取效率，解決了鉆取過程中不能及時(shí)檢測巖芯破壞情況的問題。[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一方面，提供一種深鉆孔側(cè)壁取芯智能鉆機(jī)控制方法，包括：S100，模擬鉆取不同種類巖層，收集巖芯完整時(shí)取芯鉆機(jī)的參數(shù)，對已知巖性的樣品進(jìn)行室內(nèi)鉆取，選擇巖芯完整時(shí)的取芯鉆機(jī)參數(shù)保存，并針對某一種巖性不同試樣進(jìn)行鉆取，人為調(diào)控鉆機(jī)功率，能滿足此鉆取實(shí)現(xiàn)所需功率與鉆頭彎矩的最大值分別為 、，以及最小值分別為 、 ，將參數(shù)按不同巖芯種類分別預(yù)存建立數(shù)據(jù)庫；

S200，將細(xì)鋼桿與巖芯端部連接，監(jiān)測巖芯應(yīng)力；

S300，調(diào)用數(shù)據(jù)寄存器中最軟巖層的參數(shù)，即數(shù)據(jù)庫中最小的轉(zhuǎn)速和推進(jìn)力，將所述參數(shù)發(fā)送到取芯鉆機(jī)開始鉆取巖芯；

S400，監(jiān)測鉆取過程中的參數(shù)并反饋取芯鉆機(jī)進(jìn)行調(diào)整，在鉆取過程中，彎矩傳感器監(jiān)測環(huán)切旋鉆器所受彎矩大小，將彎矩檢測值與數(shù)據(jù)庫比對，讀取與彎矩值對應(yīng)的轉(zhuǎn)速和推進(jìn)力，分別調(diào)整取芯鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速和推進(jìn)力直至與數(shù)據(jù)庫一致，為達(dá)到最佳效率，減小耗能，實(shí)際鉆取時(shí)，在判斷出巖性后，進(jìn)行功率調(diào)整，從而提升效率，避免功率浪費(fèi)，功率根據(jù)如下公式進(jìn)行調(diào)整：

其中 為在初始鉆取時(shí)鉆頭所受扭矩， 為實(shí)際鉆取該巖芯時(shí)調(diào)整后所進(jìn)行的

功率；

S500，識別巖芯狀態(tài)，判斷是否放棄開采，在鉆取巖芯的過程中，檢測細(xì)鋼桿拉出巖芯的壓力值，若壓力值穩(wěn)定正常，代表巖芯未斷裂，取芯鉆機(jī)持續(xù)鉆取直至巖芯完整取出；

S501，若識別壓力值發(fā)生驟降或減小至零，判定巖芯發(fā)生較嚴(yán)重的裂隙或斷裂，將細(xì)鋼桿與巖芯的連接斷開，使用細(xì)鋼桿將巖芯從取芯鉆機(jī)推出，放棄本破壞巖芯的開采；

進(jìn)一步地，所述S400包括確定巖性的計(jì)算方法：在鉆取過程中，壓力傳感器測出第一回轉(zhuǎn)壓力 和第二回轉(zhuǎn)壓力 ，將兩者的值輸入可編程控制器計(jì)算得出鉆進(jìn)比能e，根據(jù)鉆進(jìn)比能e與巖性對照關(guān)系確定巖石巖性，最后取芯鉆機(jī)根據(jù)不同巖性的相應(yīng)鉆取參數(shù)進(jìn)行鉆取，

進(jìn)一步地，所述S400中計(jì)算鉆進(jìn)比能e和確定巖石巖性的方法包括：

鉆進(jìn)比能： ,其中，e為鉆進(jìn)比能，n為轉(zhuǎn)速，單位為r/

min；M為馬達(dá)輸出扭矩 ，單位 ；F為鉆進(jìn)壓力，單位為N；S為鉆頭面積，單位為

2

m；v為鉆進(jìn)速度，單位為 ；

馬達(dá)輸出扭矩： ；

其中 ,其中 為不同時(shí)間下的回轉(zhuǎn)壓力值；為馬達(dá)排量，單

位為mL/r； 為折減率，默認(rèn)值為0.95；

鉆進(jìn)壓力： ；

減速機(jī)輸出扭矩： ；

其中j為加壓減速比；為效率，取常數(shù)0.98；R為鏈輪半徑(mm)，根據(jù)計(jì)算所得的鉆進(jìn)比能e，依照以下范圍確定巖性，

當(dāng)

按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種深鉆孔側(cè)壁取芯智能鉆機(jī)控制系統(tǒng)，包括存儲系統(tǒng)、識別系統(tǒng)、反饋與采集系統(tǒng)，存儲系統(tǒng)分別與識別系統(tǒng)、反饋與采集系統(tǒng)信號連通，存儲系統(tǒng)內(nèi)存儲有已知巖性鉆取操作得到完整巖芯的取芯鉆機(jī)參數(shù)，識別系統(tǒng)包括壓力傳感器、彎矩傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器和細(xì)鋼桿，所述轉(zhuǎn)速傳感器固定于所述細(xì)鋼桿端部，所述壓力傳感器固定于所述轉(zhuǎn)速傳感器上，所述彎矩傳感器的一側(cè)固定設(shè)有圓盤，所述圓盤與巖芯貼合，所述彎矩傳感器兩側(cè)分別與所述壓力傳感器和巖芯固定；

所述反饋與采集系統(tǒng)包括環(huán)切旋鉆器、環(huán)切給進(jìn)器、細(xì)鋼桿傳動(dòng)裝置、液壓動(dòng)力裝置、噴膠探頭和細(xì)鋼桿動(dòng)力裝置，所述環(huán)切旋鉆器一端與所述液壓動(dòng)力裝置傳動(dòng)連接，所述環(huán)切給進(jìn)器固定于所述環(huán)切旋鉆器另一端，所述液壓動(dòng)力裝置推動(dòng)所述環(huán)切旋鉆器和所述環(huán)切給進(jìn)器鉆進(jìn)，所述細(xì)鋼桿傳動(dòng)裝置傳動(dòng)連接于所述細(xì)鋼桿動(dòng)力裝置上，所述細(xì)鋼桿傳動(dòng)裝置將所述細(xì)鋼桿動(dòng)力裝置的推力或拉力傳遞至所述細(xì)鋼桿，所述細(xì)鋼桿端部與所述細(xì)鋼桿傳動(dòng)裝置固定，所述噴膠探頭內(nèi)分別存儲有粘膠和溶解膠。

[0006] 進(jìn)一步地，所述存儲系統(tǒng)包括可編程控制器、數(shù)據(jù)寄存器，所述取芯鉆機(jī)參數(shù)存儲于所述數(shù)據(jù)寄存器，所述可編程控制器分別與所述壓力傳感器、所述彎矩傳感器、所述轉(zhuǎn)速傳感器信號連通。[0007] 總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：1.本發(fā)明提供一種深鉆孔側(cè)壁取芯智能鉆機(jī)控制方法，在存儲系統(tǒng)預(yù)先建立不同種類巖層下鉆取巖芯未破壞的參數(shù)數(shù)據(jù)庫，然后以最軟巖層的低功率鉆取速度進(jìn)行鉆取，防止巖芯發(fā)生破壞，在持續(xù)鉆取的過程中，采用識別系統(tǒng)監(jiān)測環(huán)切旋鉆器所受彎矩，將檢測彎矩值與數(shù)據(jù)庫比對，然后調(diào)取對應(yīng)彎矩值巖芯所適用的轉(zhuǎn)速和推進(jìn)力，調(diào)整取芯鉆機(jī)參數(shù)直至彎矩、轉(zhuǎn)速與推進(jìn)力與數(shù)據(jù)庫接近，有效降低了鉆取過程中巖芯破壞的可能。

[0008] 2.本發(fā)明提供一種深鉆孔側(cè)壁取芯智能鉆機(jī)控制方法，采用壓力傳感器檢測拉出巖芯的拉力值，拉力值穩(wěn)定的情況下持續(xù)鉆取直至將巖芯取出，當(dāng)拉力值發(fā)生驟降或減小為零時(shí)，識別系統(tǒng)中的總控制器判定為巖芯破壞，此時(shí)將用于取出巖芯的細(xì)鋼桿與巖芯連接解除，并將巖芯從取芯鉆機(jī)推出，放棄破壞巖芯的鉆取，提高了鉆取效率，解決了鉆取過程中不能及時(shí)檢測巖芯破壞情況的問題。[0009] 3.本發(fā)明提供一種深鉆孔側(cè)壁取芯智能鉆機(jī)控制系統(tǒng)，包括細(xì)鋼桿、液壓動(dòng)力裝置、壓力傳感器、圓盤，圓盤固定于細(xì)鋼桿端部，采用粘膠將圓盤與巖芯粘接固定，圓盤代替細(xì)鋼桿擴(kuò)大了與巖芯的接觸面積，使巖芯所受拉力更均勻，在圓盤與細(xì)鋼桿直接再設(shè)置壓力傳感器，液壓動(dòng)力裝置在向細(xì)鋼桿提供拉力取出巖芯時(shí)，若發(fā)生壓力驟降，則反向推進(jìn)細(xì)鋼桿，將巖芯從環(huán)切旋鉆器中推出，放棄破壞巖芯鉆取。[0010] 4.本發(fā)明提供一種深鉆孔側(cè)壁取芯智能鉆機(jī)控制系統(tǒng)，包括噴膠探頭、總控制器、細(xì)鋼桿、巖芯，噴膠探頭內(nèi)分別存儲有溶解膠和粘膠，在鉆取巖芯時(shí)細(xì)鋼桿需要對巖芯提供拉力，總控制器控制噴膠探頭噴出粘膠將細(xì)鋼桿和巖芯粘接，當(dāng)巖芯破壞需要放棄鉆取時(shí)，總控制器噴出溶解膠溶解粘膠，解除細(xì)鋼桿與巖芯的連接。附圖說明[0011] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例一種深鉆孔側(cè)壁取芯智能鉆機(jī)控制方法圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例一種深鉆孔側(cè)壁取芯智能鉆機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例一種深鉆孔側(cè)壁取芯智能鉆機(jī)控制系統(tǒng)的A部分局部放大圖；

圖4是本發(fā)明比功取值與巖性對照關(guān)系圖。

[0012] 在所有附圖中，同樣的附圖標(biāo)記表示相同的技術(shù)特征，具體為：1?可編程控制器、2?數(shù)據(jù)寄存器、3?壓力傳感器、4?彎矩傳感器、5?轉(zhuǎn)速傳感器、6?環(huán)切旋鉆器、7?環(huán)切給進(jìn)器、8?細(xì)鋼桿傳動(dòng)裝置、9?液壓動(dòng)力裝置、10?噴膠探頭、11?細(xì)鋼桿、12?細(xì)鋼桿動(dòng)力裝置。

具體實(shí)施方式[0013] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。[0014] 如圖1?圖3所示，本發(fā)明提供一種深鉆孔側(cè)壁取芯智能鉆機(jī)控制系統(tǒng)，包括存儲系統(tǒng)、識別系統(tǒng)、反饋與采集系統(tǒng)，存儲系統(tǒng)分別與識別系統(tǒng)、反饋與采集系統(tǒng)信號連通，其中，存儲系統(tǒng)是在進(jìn)行實(shí)際開采之前，對已知巖性進(jìn)行室內(nèi)鉆取操作所取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存的系統(tǒng)，包括可編程控制器1、數(shù)據(jù)寄存器2，利用已鉆探得到的巖層數(shù)據(jù)儲存在數(shù)據(jù)寄存器2內(nèi)，分別對每一類巖層進(jìn)行鉆取模擬，鉆探時(shí)，記錄取芯鉆機(jī)在保證巖芯完整且鉆進(jìn)速度最快時(shí)所施加的轉(zhuǎn)速、彎矩以及推進(jìn)力的同時(shí)，通過數(shù)據(jù)寄存器2中的數(shù)據(jù)，優(yōu)化鉆進(jìn)參數(shù)，以獲得高效率、高完整性的開采方法。[0015] 進(jìn)一步地，如圖1?圖3所示，識別系統(tǒng)在開采過程中用于識別巖性，包括壓力傳感器3、彎矩傳感器4、轉(zhuǎn)速傳感器5和細(xì)鋼桿11，其中，轉(zhuǎn)速傳感器5固定于細(xì)鋼桿11端部，壓力傳感器3固定于轉(zhuǎn)速傳感器5上，壓力傳感器3和轉(zhuǎn)速傳感器5分別用于檢測鉆探的壓力和轉(zhuǎn)速，優(yōu)選地，為增大細(xì)鋼桿11與巖芯的接觸面，在彎矩傳感器4的一側(cè)固定設(shè)有圓盤，該圓盤圓面積大小為細(xì)鋼桿11截面面積的三倍，圓盤與巖芯貼合，進(jìn)一步地，彎矩傳感器4一側(cè)與壓力傳感器3固定連接，另一側(cè)與巖芯固定，用于檢測鉆探時(shí)的彎矩。進(jìn)一步地，首先利用數(shù)據(jù)寄存器2中的數(shù)據(jù)，從最軟巖性所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速和推進(jìn)力參數(shù)開始施加，然后轉(zhuǎn)速和推進(jìn)力數(shù)量值依次增加，此時(shí)識別系統(tǒng)識別鉆機(jī)所受彎矩，若此時(shí)彎矩與室內(nèi)試驗(yàn)中某一巖性接近，則可判斷出此時(shí)實(shí)際開采的巖性為數(shù)據(jù)寄存器2中所對應(yīng)的這一巖性，隨后用與該巖性匹配的轉(zhuǎn)速和推進(jìn)力進(jìn)行開采。[0016] 進(jìn)一步地，如圖2和圖3所示，反饋與采集系統(tǒng)包括環(huán)切旋鉆器6、環(huán)切給進(jìn)器7、細(xì)鋼桿傳動(dòng)裝置8、液壓動(dòng)力裝置9、噴膠探頭10和細(xì)鋼桿動(dòng)力裝置12，其中，環(huán)切旋鉆器6橫向設(shè)置，尾端與液壓動(dòng)力裝置9液壓傳動(dòng)連接，環(huán)切給進(jìn)器7固定于環(huán)切旋鉆器6端部，與巖層直接接觸，在液壓動(dòng)力裝置9的推動(dòng)下，環(huán)切旋鉆器6和環(huán)切給進(jìn)器7進(jìn)行側(cè)向鉆進(jìn)，進(jìn)一步地，細(xì)鋼桿傳動(dòng)裝置8傳動(dòng)連接于細(xì)鋼桿動(dòng)力裝置12上，該傳動(dòng)裝置用于將細(xì)鋼桿動(dòng)力裝置12的推力或拉力傳遞至細(xì)鋼桿11上，細(xì)鋼桿11尾部與細(xì)鋼桿傳動(dòng)裝置8固定連接，在鉆取過程中，細(xì)鋼桿11受拉力作用可將巖芯從環(huán)切旋鉆器6中取出，拉力值大小除以巖芯截面面積（已知）為此巖石的抗拉強(qiáng)度的百分之二十，在鉆取過程中若巖芯斷裂，細(xì)鋼桿11受推力作用將斷裂的巖芯從環(huán)切旋鉆器6中排出，進(jìn)一步地，噴膠探頭10內(nèi)分別存儲有粘膠和溶解膠，噴膠探頭10的噴膠出口靠近細(xì)鋼桿11和巖芯的連接端，用于噴出粘膠將兩者固定或噴出溶解膠融化粘膠。

[0017] 如圖1?圖3所示，按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種深鉆孔側(cè)壁取芯智能鉆機(jī)控制方法，具體包括：S100，模擬鉆取不同種類巖層，收集巖芯完整時(shí)取芯鉆機(jī)的參數(shù)；

具體地，對已知巖性的樣品進(jìn)行室內(nèi)鉆取，選擇巖芯完整時(shí)鉆進(jìn)速度最快的最優(yōu)參數(shù)進(jìn)行保存，該參數(shù)包括轉(zhuǎn)速、彎矩以及推進(jìn)力，并針對某一種巖性不同試樣進(jìn)行鉆取，人為調(diào)控鉆機(jī)功率，能滿足此鉆取實(shí)現(xiàn)所需功率與鉆頭彎矩的最大值分別為 、 ，以及最小值分別為 、 ，對參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，按不同巖芯種類分別預(yù)存在存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)寄存器2中，建立數(shù)據(jù)庫；

S200，將細(xì)鋼桿與巖芯端部粘接，啟動(dòng)識別系統(tǒng)監(jiān)測巖芯應(yīng)力；

具體地，使用噴膠探頭10噴粘膠，將細(xì)鋼桿11端部圓盤與巖芯端部粘接固定，打開壓力傳感器3監(jiān)測巖芯的應(yīng)力變化；

S300，調(diào)用數(shù)據(jù)庫最軟巖層的參數(shù)，控制取芯鉆機(jī)開始鉆??；

具體地，可編程控制器1調(diào)用數(shù)據(jù)寄存器2中最軟巖層的參數(shù)，即數(shù)據(jù)庫中最小的轉(zhuǎn)速和推進(jìn)力，可編程控制器1將調(diào)用的該參數(shù)發(fā)送至液壓動(dòng)力裝置9和環(huán)切給進(jìn)器7，同時(shí)帶動(dòng)環(huán)切旋鉆器6，開始進(jìn)行側(cè)向鉆?。?br />
S400，監(jiān)測鉆取過程中的參數(shù)并反饋取芯鉆機(jī)進(jìn)行調(diào)整；

具體地，在鉆取過程中，彎矩傳感器4監(jiān)測環(huán)切旋鉆器6所受彎矩大小，壓力傳感器

3監(jiān)測巖芯的應(yīng)力變化，將彎矩檢測值發(fā)送至可編程控制器1，該控制器將彎矩檢測值傳輸至與數(shù)據(jù)寄存器2，與其中數(shù)據(jù)庫對應(yīng)巖芯種類的預(yù)存數(shù)據(jù)比對，確定巖性種類，然后調(diào)用對應(yīng)的轉(zhuǎn)速和推進(jìn)力反饋至編程控制器1，然后分別調(diào)整環(huán)切給進(jìn)器7的轉(zhuǎn)速和液壓動(dòng)力裝置9的推進(jìn)力與數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)接近，為達(dá)到最佳效率，減小耗能，實(shí)際鉆取時(shí)，在判斷出巖性后，進(jìn)行功率調(diào)整，從而提升效率，避免功率浪費(fèi)，功率根據(jù)如下公式進(jìn)行調(diào)整：

其中 為在初始鉆取時(shí)鉆頭所受扭矩， 為實(shí)際鉆取該巖芯時(shí)調(diào)整后的功率；

S500，識別巖芯狀態(tài)，判斷是否放棄開采；

具體地，壓力傳感器3在細(xì)鋼桿11拉出巖芯的過程中承受拉力，并將檢測的壓力值實(shí)時(shí)傳輸至可編程控制器1，若壓力顯示穩(wěn)定正常，代表巖芯未斷裂，可編程控制器1控制持續(xù)鉆取，直至巖芯完整取出，若壓力發(fā)生驟降或減小至零，可編程控制器1判斷巖芯發(fā)生較嚴(yán)重的裂隙、斷裂，導(dǎo)致細(xì)鋼桿11測得的應(yīng)力值發(fā)生變化或無法巖芯承載細(xì)鋼桿11施加的拉力，并控制噴膠探頭10對細(xì)鋼桿11上圓盤和巖芯的粘接處噴射溶解膠，將粘膠溶解后，圓盤與巖芯脫離，即細(xì)鋼桿11與巖芯的連接斷開，細(xì)鋼桿動(dòng)力裝置12驅(qū)動(dòng)細(xì)鋼桿11將巖芯推離環(huán)切旋鉆器6，放棄本破壞巖芯的開采。

[0018] 進(jìn)一步地，所述S400包括確定巖性的計(jì)算方法和調(diào)用參數(shù)方法：具體地，取芯鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速、鉆頭扭矩、鉆進(jìn)壓力、鉆頭面積、鉆進(jìn)速度之間有如下關(guān)系：

鉆進(jìn)比能： ,其中，e為鉆進(jìn)比能，n為轉(zhuǎn)速，單位為r/

min；M為馬達(dá)輸出扭矩 ，單位 ；F為鉆進(jìn)壓力，單位為N；S為鉆頭面積，單位為

2

m；v為鉆進(jìn)速度，單位為 ；

馬達(dá)輸出扭矩： ；

其中 ,其中 為不同時(shí)間下的回轉(zhuǎn)壓力值；為馬達(dá)排量，單

位為mL/r； 為折減率，默認(rèn)值為0.95；

鉆進(jìn)壓力（N）： ；

減速機(jī)輸出扭矩（Nm）： ；

其中j為加壓減速比；為效率，取常數(shù)0.98；R為鏈輪半徑(mm)；

根據(jù)計(jì)算所得的鉆進(jìn)比能e，依照以下范圍確定巖性：

取芯鉆機(jī)在儲存數(shù)據(jù)時(shí)，工作人員將每一種巖性對應(yīng)的最適合的鉆取參數(shù)值預(yù)儲存在數(shù)據(jù)寄存器中，在進(jìn)行實(shí)際的鉆進(jìn)中，取芯鉆機(jī)通過存儲系統(tǒng)控制鉆鑿速度，由壓力傳感器3測出第一回轉(zhuǎn)壓力 和第二回轉(zhuǎn)壓力 ，將兩者的值輸入可編程控制器1，該控制器通過比功計(jì)算公式得出鉆進(jìn)比能e，并將鉆進(jìn)比能e存儲于數(shù)據(jù)寄存器2內(nèi)，然后可編程控制器1根據(jù)鉆進(jìn)比能e范圍與巖性對照關(guān)系確定巖石巖性，最后取芯鉆機(jī)根據(jù)不同巖性的相應(yīng)鉆取參數(shù)進(jìn)行鉆取，即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)用合適參數(shù)鉆孔。

[0019] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。