随钻测量（Measurement while drilling, MWD）指钻机在正常钻进的同时连续不断地测量有关钻孔或钻头地信息并将其记录地技术地简称。该技术最早于1911年被应用于石油工业，而直到70年代才被引入到采矿工程领域，目前尚处于早期研究阶段。
研发随钻参数测量系统是实现随钻测量技术服务于采矿工程行业的首要任务。目前Atlas Copco、Sandvick等国外知名钻机厂商均可生产随钻测量钻机，但均未公开相关技术，因此有必要基于市场上最常见的在产钻机搭建随钻测量系统。本文首先根据TAIYE-390-Ⅱ潜孔钻机工作原理确定了钻进时间、钻进深度、钻进速度、钻杆轴压、回转力矩、回转速度、冲击风压和冲击风量等八项随钻参数，进而基于液压传动、气压传动和流体力学等知识提出了一套通用的随钻参数测量方法，并研发了相应的测量装置（见图1）。该装置主要包括数据采集系统、数据转换系统和数据处理系统，其中数据采集系统由编码器、变送器和流量计组成，负责随钻信号的实时采集；数据转换系统由CANopen数字信号采集卡、电流信号采集卡、电缆线等组成，负责数字或模拟信号与随钻信号的转换等；数据处理系统由工控机、固态硬盘、远程传输模块、显示屏、键鼠、NAS网络存储器等组成，完成随钻信号的实时计算、本地存储、本地显示、远程传输和存储等。现场应用表明该系统耐振动、抗冲击、防水防尘效果好，可为在产钻机随钻测量系统搭建和钻机厂商生产随钻测量钻机提供有效的解决方案。
图1 TAIYE-390-II露天潜孔钻机随钻测量系统组成
通过在辽阳千山水泥有限责任公司对所搭建的随钻测量钻机进行生产应用，获取了石灰岩矿钻孔随钻数据，进而根据数据特点提出了一种能够反映岩性变化的数据整合方法，即钻进深度每达到2cm进行一次整合并输出一个确定值，具体为：钻杆轴压、回转力矩、回转速度、冲击风压和冲击风量是取2cm范围内的各个参数的平均值，而钻进速度是通过钻进深度除以对应时间得到的。最后借助钻孔成像试验分析了所搭建的随钻测量系统在岩体结构面识别中的可行性。结果表明钻进速度和回转力矩对岩体结构响应最为灵敏，在节理裂隙、孔洞等各种结构处均表现出了明显的突变，冲击风量和冲击风压仅在钻凿含孔洞的破碎岩体时较为灵敏，而钻杆轴压和回转速度作为钻机手控制的独立性参数，在岩体结构识别中作用较小（图2-3）。研究成果在岩体结构面识别、岩体质量评价等方面具有重要的理论意义和工程应用价值。
图2 深度序列随钻测量数据及炮孔成像图.（a）随钻数据；（b）钻孔成像
图3 深度序列随钻测量数据及孔洞岩体炮孔成像图.（a）随钻数据；（b）钻孔成像
（1）TAIYE-390-Ⅱ液压潜孔钻机随钻参数包括钻进时间、钻进深度、钻进速度、钻杆轴压、回转力矩、回转速度、冲击风压和冲击风量。
（2）潜孔钻机随钻参数测量系统主要包括数据采集系统、数据转换系统和数据处理系统，能够实现随钻参数的实时连续测量、采集、计算、存储、显示、远程传输和存储。
（3）潜孔钻机有效钻进深度的累积条件为①；②；③；④；⑤。基于此，提出了一种能够反映岩性变化的深度序列随钻数据整合方法，克服了原始数据受钻机振动影响和瞬时钻进速度误差大的缺点。
（4）钻杆轴压和回转速度作为钻机手控制的独立性参数在岩体结构随钻识别中作用较小。钻进速度和回转力矩对岩体结构响应最为灵敏，而冲击风量和冲击风压仅在钻凿含孔洞的破碎岩体时显得更为灵敏。
