CN108104719A - 一种对复杂砂卵石地层的环保钻探取心方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对复杂砂卵石地层的环保钻探取心方法，包括配置调试环保钻探取心机，通过与其钻杆和套管完全对接的环保回收系统产生负压吸力，将施工时套管顶端喷出的各种固液粉尘等杂物回收，再分离出固液部分，再对气体粉尘进行过滤收集，达到排放干净空气的效果。本发明通过双驱液压马达组和双驱液压泵组实现了对钻机输出转速的调节，并可两两组合出四种转速模式，调速范围更广，既满足了低转速的冲击回转钻进需要，又能满足高转速的金刚石回转钻进需要，其效率更高，应用功能更强，而且通过设置环保回收系统对钻进产生的杂物回收处理，避免污染周边环境和影响操作人员健康。

Description

一种对复杂砂卵石地层的环保钻探取心方法

技术领域

本发明涉及勘探取心技术领域，具体地讲，涉及的是一种对复杂砂卵石地层的环保钻探取心方法。

背景技术

铁路工程勘察在铁路建设中占有非常重要的地位，是整个铁路建设工程中最基础的工作，它不仅直接影响到整个设计方案的合理性，而且直接关系到整个铁路工程的预算，它通过钻探取心方法直接获取地层岩样，为工程设计、决策等提供第一手资料，因此，最大可能的从钻孔内获得完整、准确、可靠的岩心资料就显得特别重要。

在铁路工程勘察中，经常会遇到由风化和搬运等地质现象形成的堆积地层, 如风化、河床、冰川冰水、滑坡、工程回填等堆积地层，这类地层普遍为砂卵砾石、块石、碎石和沙泥等充填物的堆积体，地层松散、胶结性差、砾石或块石大小不均、硬度悬殊、可钻性1～10级且无规律分布。这类地层传统钻进方法主要采用金刚石和硬质合金回转钻进、泥浆护壁、单动双管(包括半合管) 钻具取心，但由于地层结构及其岩性复杂，普遍存在岩心采取困难、钻孔漏失和孔壁坍塌掉块等技术难题。

国内一些单位采取“取心钻进-孔底爆破-锤击跟管”工艺方法，结合植物胶泥浆，在含粘性泥质充填物(如粘土、亚粘土、轻亚粘土等)的堆积地层中钻进，使岩心采取率提高到70％以上，而对钻进效率则无明显提高；对于含松散泥沙充填物(如淤泥、耕土和河床泥沙等)的堆积地层，采取岩心仍然很困难，采取率一般低于60％，给铁路建设勘察设计带来比较严重的影响。冲击取心跟管钻进技术正是针对堆积地层钻探技术现状而提出来的，目的是将冲击跟管钻进与传统的回转取心钻进技术进行组合，发挥冲击跟管钻进速度快、套管同步跟进护孔壁的优点，提高钻进效率和岩心采取率。

但采用何种钻探钻机能够满足冲击取心跟管钻进技术对复杂砂卵石地层进行岩心采取的技术要求一直是本领域技术人员重点研究的问题，同时冲击钻探破碎岩石时出现大量的破碎颗粒及粉尘，在地下水丰富的地层中有大量的水从套管顶部喷出，这对施工环境和操作人员的健康都带来了不利的影响。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种使用方便、环保、高效节能、能够有效除尘以及对水泥土分离回收的对复杂砂卵石地层的环保钻探取心方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种对复杂砂卵石地层的环保钻探取心方法，包括如下步骤：

(S1)配置环保型钻探取心机，该环保型钻探取心机包括带有履带式行走机构的底盘，设置在底盘上的操作平台，设置在操作平台中部的桅杆架，与桅杆架前部铰接的翻转式桅杆，固定端与桅杆架铰接且活动端与翻转式桅杆铰接的桅杆起降油缸，设置在翻转式桅杆前端的卸扣卡盘，安装在翻转式桅杆中部并可沿其移动的钻机动力头，安装在钻机动力头上的钻杆，与钻杆配合使用的套管，设置在操作平台上并通过缆绳绕过翻转式桅杆与钻机动力头连接的卷扬机，设置在操作平台上为钻机提供动力的柴油机和对各动作部件控制的手动操作阀，安装于操作平台上与钻杆和套管配合使用的环保回收系统，设置于钻机动力头上对其驱动的由第一钻头驱动马达和第二钻头驱动马达组成的双驱液压马达组，设置在操作平台上与双驱液压马达组均连接的由第一驱动泵和第二驱动泵组成的双驱液压泵组，以及用于连接柴油机和双驱液压泵组的分动箱；其中，所述环保回收系统包括套于钻杆和套管上并与套管顶部连接的用于回收钻探时产生的固、液、气态物质的回收装置，通过管道与回收装置连通的用于进行气态物质与固液态物质分离的分离装置，以及通过管道与分离装置连通的粉尘过滤装置；所述固、液态物质主要是水、泥、砂、较大固液颗粒等物质，所述气态物质主要是气体以及能随气体流动的粉尘类物质；

(S2)调试环保型钻探取心机，通过底盘油缸将底盘升到指定高度定位，将钻机动力头安装在翻转式桅杆上定位，设置钻杆和套管，然后将翻转式桅杆翻转至竖直状态，并利用卷扬机拉住钻机动力头；

(S3)将回收装置卡套在钻杆和套管上，使回收装置与套管顶端完全对接，然后控制双驱液压马达驱动钻机动力头向下钻进，同时启动环保回收系统；

(S4)所述环保回收系统启动后内部产生负压吸力，在钻杆钻进时产生的各种固液气态物质沿套管从上端喷出，在该负压吸力的引导下进入回收装置，并经管道进入分离装置；

(S5)所述分离装置利用物质自身的重力作用并经其内设置的螺旋叶片对进入的物质进行分离，所述螺旋叶片引导固液态物质向分离装置下端聚集，而气态物质随吸力再经管道进入粉尘过滤装置，其中气态物质包括随空气流动的粉尘类物质；

(S6)所述粉尘过滤装置通过其内设置的帆布滤网将进气中的粉尘类物质过滤阻隔于装置下部，气体则由帆布滤网上方经排风叶轮排出；

当分离装置下端聚集的固液态物质的重量超过该下端设置的排废口的吸力时，这些固液态物质由该排废口落入与之连接的回收橡胶袋内，且该回收橡胶袋再次在该吸力作用下将该排废口封闭；当粉尘过滤装置下端聚集的粉尘类物质的重量超过该下端设置的排废口的吸力时，这些粉尘类物质由该排废口落入与之连接的回收橡胶袋内，且该回收橡胶袋再次在该吸力作用下将该排废口封闭。

进一步地，当粉尘过滤装置内的帆布滤网上附着的粉尘类物质影响气体过滤时，控制粉尘过滤装置上设置的液压马达反转驱动与之连接的排风叶轮逆向通气，将帆布滤网表面附着的粉尘抖落。

为了减小桅杆的安放空间，所述翻转式桅杆的后部还设有折叠桅杆，既能满足运输的需求，又能保证取心钻探高桅杆的需要。

为了方便操作，所述钻机动力头与翻转式桅杆之间还设有用于将钻机动力头从翻转式桅杆上移开的平移装置，以此可在起下钻杆过程将钻机动力头平移到旁边，方便一次性卸开多根钻杆，节省起下钻杆的辅助时间。

为了便于调节，所述操作平台四角处设有用于升降底盘的底盘油缸。并且在底盘上还预留有泥浆泵的安装位置，可以方便地实现钻探供水功能。

为了实现现代化远程操作，还对手动操作阀进行物联网技术和通讯技术的改造，即在所述手动操作阀内设置对现场钻探数据进行采集的数据采集器，与数据采集器连接的单片机控制器，与单片机控制器连接的传输接口和无线模块；所述环保型钻探取心机还包括通过有线或无线方式与手动操作阀连接的远程操作台。通过在远程操作台获取现场采集钻探数据，并对其进行记录、分析、判断，不仅可以通过远程操作台对操作阀进行控制，而且在紧急情况下还能实现远程操控或自动的紧急停机。

具体地，所述回收装置包括两个相互扣合并形成一回收腔室的扣合壳，与一个扣合壳连接并与回收腔室连通的用于连接管道的接头管，以及设置于扣合壳下部并与回收腔室连通的用于连接套管的安装管，其中，安装管的内径与套管外径匹配，且安装管的管壁上设有至少2个螺栓孔，并在每个螺栓孔内都设有用于连接套管的紧固螺栓，所述扣合壳的上端设有与钻杆匹配的钻杆通道孔，并在该钻杆通道孔内设有钻杆保持套。扣合壳的下部也设有供钻杆穿过的通道孔，该通道孔的直径略小于套管的内径，从而在扣合壳下部形成一个能够对套管顶端进行限位定位的台肩。

进一步地，两个所述扣合壳的一侧通过固定铰链铰接，另一侧通过活动铰链铰接。

更具体地，所述分离装置包括下端呈锥形的分离壳体，设置在分离壳体内的整体呈螺旋走向的螺旋叶片，设置于分离壳体侧壁并通过管道与回收装置连通的分离进管，设置于分离壳体上部并通过管道与粉尘过滤装置连通的分离出管，设置于分离壳体下部且位于螺旋叶片末端的固液排废口，以及安装在固液排废口上的第一回收橡胶袋。

更具体地，所述粉尘过滤装置包括其下部设有粉尘沉积槽且顶部具有排风出口的收集壳体，在收集壳体内密集排布设置的数个帆布滤网，设置于收集壳体中部下侧的通过管道与分离装置连通的收集进管，设置于粉尘沉积槽底部的粉尘排废口，设置在粉尘排废口上的第二回收橡胶袋，设置在收集壳体顶部的安装腔室，设置在安装腔室内的排风叶轮，以及设置于安装腔室上用于驱动排风叶轮的环保液压马达，其中，该安装腔室的进风口与排风出口连通，安装腔室的出风口为环保回收系统的排气口。

更进一步地，所述收集壳体侧壁还开设有便于拆装帆布滤网的操作口，并在该操作口上设置封闭板。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过双驱液压马达组和双驱液压泵组实现了对钻机输出转速的调节，并可两两组合出四种转速模式，调速范围更广，可达10～550转/min，既满足了低转速的冲击回转钻进需要，又能满足高转速的金刚石回转钻进需要，其效率更高，应用功能更强，而且通过分动箱使柴油机的动力输出至双驱液压泵组，比常规的摩擦离合片寿命更长，啮合更好，还通过设置环保回收系统对钻进产生的杂物回收处理，避免污染周边环境和影响操作人员健康，可靠实用，使用方便，具有广阔的应用前景，适合推广应用。

(2)本发明通过对回收装置的准确设计，使其能够较为完美地与钻杆和套管匹配，并能随钻探深度的加深，与套管一起向下移动，从而准确完整地对冲击钻探时产生的各种固、液、气态混合物质进行回收，避免扩散、污染环境以及影响操作人员健康，并且依次通过分离和过滤的双重处理清除混合物中的水、泥沙、粉尘等杂物，最后排出清洁的气体，整体系统简洁，使用方便，操作简单。

(3)本发明在主体的翻转式桅杆后部设置折叠桅杆，在运输时将该折叠桅杆在翻转式桅杆侧向折叠收拢，可减小整体桅杆所占用的空间，便于运输，当钻探取心时根据高度需要可将该折叠桅杆向翻转式桅杆后部展开(工作时在翻转式桅杆上部)，使整体桅杆达到所需的高桅杆要求。

(4)本发明在钻机动力头与桅杆之间设置有平移装置，在起下钻杆时可将钻机动力头从桅杆上移开，以便于操作人员一次性卸开多根钻杆，节省时间，使用方便。

(5)本发明中的卷扬机采用油压马达，操作简单，可以方便快速地提升操作钻机动力头等钻具，省力省时。

(6)本发明通过对手动操作阀进行物联网技术和通讯技术的改造，利用数据采集器收集现场钻探数据，并通过远端的远程操作台进行记录、分析、判断，能够较为准确地监控异常数据，在紧急情况下也能紧急停机以保安全，符合物联网产业发展要求。

(7)本发明的环保回收系统中，回收装置采用半合式结构，能够非常方便地安装和拆卸，尤其是在起下钻杆和加长套管时，使用方便，并且回收装置与套管的连接采用侧壁螺栓紧固的形式，不仅设计结构简单，而且连接固定的强度大，能够保证安装的稳固性。

(8)本发明的环保回收系统通过分离装置对进入水、泥及较大固体颗粒利用其自身重力进行自主沉积，并采用螺旋叶片提供导向，促进固、液态物质的沉积，如此可初步大量地除去钻探产生混合物中的固、液态物质，便于气态物质进行后续处理。

(9)本发明的环保回收系统通过粉尘过滤装置中的帆布滤网对气态物质中的粉尘类物质进行过滤，使排出气体更为洁净，而且将排风叶轮设计为可反转式，使系统可利用内部的作用力自清洗，降低后续维护的成本，并且还设置操作口便于对帆布滤网进行更换。

(10)本发明的环保回收系统中，分离装置和粉尘过滤装置在其排放口都设置了相应的橡胶袋，有效地利用了橡胶袋的柔软封闭特性，当排风叶轮使系统内产生吸力时，橡胶袋受吸力便紧贴在一起，从而封闭其排放口，而当排放口聚集的固液物质产生的重力大于该吸力时，这些物质又会自动将橡胶袋撑开并自行下落，下落后排放口在吸力作用下橡胶袋又自动封闭，该设计简单巧妙，成本低廉，使用方便，自动性高。

附图说明

图1为本发明在桅杆伸展后的整体结构示意图。

图2为本发明在桅杆收缩的侧视结构示意图。

图3为本发明的俯视结构示意图。

图4为本发明中环保回收系统的结构示意图。

图5为回收装置的剖视图。

图6为回收装置的侧面示意图。

图7为分离装置的结构示意图。

图8为粉尘过滤装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1至图8所示，该环保型钻探取心机，包括带有履带式行走机构2的底盘1，设置在底盘上的操作平台3，设置在操作平台中部的桅杆架4，与桅杆架前部铰接的翻转式桅杆5，固定端与桅杆架铰接且活动端与翻转式桅杆铰接的桅杆起降油缸6，设置在翻转式桅杆前端的卸扣卡盘7，安装在翻转式桅杆中部并可沿其移动的钻机动力头8，安装在钻机动力头上的钻杆9，与钻杆配合使用的套管10，设置在操作平台上并通过缆绳绕过翻转式桅杆与钻机动力头连接的卷扬机11，以及设置在操作平台上为钻机提供动力的柴油机12和对各动作部件控制的手动操作阀13，还包括安装于操作平台上与钻杆和套管配合使用的环保回收系统30，设置于钻机动力头上对其驱动的由第一钻头驱动马达14和第二钻头驱动马达15组成的双驱液压马达组，设置在操作平台上与双驱液压马达组均连接的由第一驱动泵16和第二驱动泵17组成的双驱液压泵组，以及用于连接柴油机和双驱液压泵组的分动箱18。为了减小桅杆的安放空间，所述翻转式桅杆的后部还设有折叠桅杆19，既能满足运输的需求，又能保证取心钻探高桅杆的需要。

为了方便操作，所述钻机动力头与翻转式桅杆之间还设有用于将钻机动力头从翻转式桅杆上移开的平移装置20，以此可在起下钻杆过程将钻机动力头平移到旁边，方便一次性卸开多根钻杆，节省起下钻杆的辅助时间。

为了便于调节，所述操作平台四角处设有用于升降底盘的底盘油缸21。并且在底盘上还预留有泥浆泵23的安装位置，可以方便地实现钻探供水功能。

为了实现现代化远程操作，还对手动操作阀进行物联网技术和通讯技术的改造，即在所述手动操作阀内设置对现场钻探数据进行采集的数据采集器，与数据采集器连接的单片机控制器，与单片机控制器连接的传输接口和无线模块；所述环保型钻探取心钻机还包括通过有线或无线方式与手动操作阀连接的远程操作台22。通过在远程操作台获取现场采集钻探数据，并对其进行记录、分析、判断，不仅可以通过远程操作台对操作阀进行控制，而且在紧急情况下还能实现远程操控或自动的紧急停机。

具体地，所述环保回收系统包括套于钻杆和套管上并与套管顶部连接的用于回收钻探时产生的固、液、气态物质的回收装置40，通过管道31与回收装置连通的用于进行气态物质与固液态物质分离的分离装置50，以及通过管道与分离装置连通的粉尘过滤装置60三大部分，其中管道优选采用软管，分离装置和粉尘过滤装置的安装位置可根据钻机上的空间具体调整。所述固、液态物质主要是水、泥、砂、较大固液颗粒等物质，所述气态物质主要是气体以及能随气体流动的粉尘类物质。各装置的具体构造如下：

所述回收装置，主要用于回收冲击钻探时产生的各种固液气体物质，其套于钻杆上并与钻杆的套管上端连接。更具体地，其包括两个相互扣合并形成一回收腔室42的扣合壳41，与一个扣合壳连接并与回收腔室连通的用于连接管道的接头管43，以及设置于扣合壳下部并与回收腔室连通的用于连接套管的安装管44，其中，安装管的内径与套管外径匹配，且安装管的管壁上设有至少2个螺栓孔45，一般是3～8个，并在每个螺栓孔内都设有用于连接套管的紧固螺栓 46，所述扣合壳的上端设有与钻杆匹配的钻杆通道孔，并在该钻杆通道孔内设有钻杆保持套47。扣合壳的下部也设有供钻杆穿过的通道孔，该通道孔的直径略小于套管的内径，从而在扣合壳下部形成一个能够对套管顶端进行限位定位的台肩。其中，两个扣合壳均呈内空的半圆柱体状，其一侧通过固定铰链48铰接，另一侧通过活动铰链49铰接。扣合后，回收装置的回收腔室即从套管上端与套管内连通，而扣合壳上部通过钻杆保持套与钻杆形成可灵活转动又基本密封的连接结构，因此，冲击钻探时产生的水、泥、砂、岩粉、粉尘、破碎颗粒、气体等大量固液气态物质均会在钻探作用下由套管上端喷出，进入回收腔室，并有沿出口移动的趋势，此时再由本系统产生的吸力引导，即可准确地由接头管处进入管道从而流向下一装置，实际上本系统所需的吸力并不大。

所述分离装置，主要用于进行气态物质与固液态物质分离，本发明中所指的气态物质包含了能随气体移动的粉尘类物质，将水、泥、砂、大块颗粒等固液态物质滞留在本装置内，使气体、粉尘等气态物质流向下一装置，与其他装置之间通过管道连通。更具体地，其包括下端呈锥形的分离壳体51，设置在分离壳体内的整体呈螺旋走向的螺旋叶片52，设置于分离壳体侧壁并通过管道与回收装置连通的分离进管53，设置于分离壳体上部并通过管道与粉尘过滤装置连通的分离出管54，设置于分离壳体下部且位于螺旋叶片末端的固液排废口55，以及安装在固液排废口上的第一回收橡胶袋56。在需要时，可设置驱动电机来驱动螺旋叶片转动，以增加固液物质的聚集作用。当回收装置流来的大量固、液气、态物质由分离进管进入后，固液态物质由于其本身的重力作用会尽量在螺旋叶片形成的螺旋通道中逐渐沉积，而气体夹带粉尘类物质则随吸力的引导由上部的分离出管流向下一装置，沉积的固液态物质向下聚集在固液排废口，而且分离壳体下端的锥形状还能更好地聚集物质和封闭下端固液排废口的作用，使分离壳体内形成以分离进管为进、分离出管为出的气流通道，当固液排废口处聚集的固液物质还不足以封闭该固液排废口时，系统的吸力还会使第一回收橡胶袋在该固液排废口处被吸紧关闭，有效地保证了系统内的密封性。当固液排废口处聚集的固液物质产生的重力大于第一回收橡胶袋被吸的吸力时，这些聚集的固液物质便从此处排出，排出后该第一回收橡胶袋又因吸力而被吸紧关闭。

所述粉尘过滤装置，主要用于对前述装置流入的含有粉尘类物质的气态物质进行进一步过滤清除，除去其中的粉尘类物质，使排放的气体较为洁净。具体地，其包括其下部设有粉尘沉积槽62且顶部具有排风出口63的收集壳体61，在收集壳体内密集排布设置的数个帆布滤网64，设置于收集壳体中部下侧的通过管道与分离装置连通的收集进管65，设置于粉尘沉积槽底部的粉尘排废口66，设置在粉尘排废口上的第二回收橡胶袋67，设置在收集壳体顶部的安装腔室68，设置在安装腔室内的排风叶轮32，以及设置于安装腔室上用于驱动排风叶轮的环保液压马达33，其中，该安装腔室的进风口与排风出口连通，安装腔室的出风口为环保回收系统的排气口34，该液压马达驱动排风叶轮为本系统提供吸力。进一步地，所述收集壳体侧壁还开设有便于拆装帆布滤网的操作口，并在该操作口上设置封闭板69。当分离装置流入的气态物质由收集进管进入时，在吸力作用下向上经过帆布滤网，一部分粉尘类物质受滤网阻挡掉落至粉尘沉积槽内，另一部分粉尘类物质则附着在帆布滤网上，洁净的气体从滤网上部经排风出口排出。粉尘沉积槽内聚集的粉尘都会聚集在粉尘排废口处，其上设置的第二回收橡胶袋在系统吸力作用下吸紧关闭粉尘排废口，当粉尘类物质在粉尘排废口处聚集到一定程度后，其产生的重力大于第二回收橡胶袋被吸的力，则聚集的粉尘类物质便自动打开该口并落下，然后在吸力作用下又自动关闭。

值得说明的是，第一回收橡胶袋和第二回收橡胶袋的下部可根据实际情况设置开口，以便排除收集的物质。

该环保型钻探取心钻机对复杂砂卵石地层的环保钻探取心方法，如下：

将各机构安装调试好，通过底盘油缸将底盘升的合适高度定位；在需要进行高桅杆钻探时将折叠桅杆展开，将钻机动力头安装翻转式桅杆上定位好，设置好钻杆和套管；然后将翻转式桅杆翻转至竖直状态，利用卷扬机拉住钻机动力头等部件。

打开回收装置扣合壳上的活动铰链，将钻杆和套管卡入其内，并将该活动铰链关闭；将套管的上端套入安装管内，并通过紧固螺栓使套管和安装管保持固定。然后操作人员通过手动操作阀调控双驱液压马达组驱动钻机动力头的转速，并向下钻进。钻进过程与普通钻机并无太大差别，本发明的钻机在对钻进过程中产生的杂物处理方面有独到的优势。即如下：

钻探时液压马达的启动使该环保回收系统内产生吸力，钻探产生的各种固、液、气态物质由套管喷出，并在该吸力的引导下进入回收装置，并经管道进入分离装置。

在分离装置中固液态物质由螺旋叶片构成的螺旋式通道和其自身重力作用引向下端聚集，而气态物质随吸力进入粉尘过滤装置，其中气态物质包括随空气流动的粉尘类物质；固液态物质在固液排废口聚集，当聚集的固液态物质产生的重力大于其下的第一回收橡胶袋被吸产生的压力时，聚集的固液态物质落入第一回收橡胶袋中，且第一回收橡胶袋再次在吸力作用下封闭。

在粉尘过滤装置中由帆布滤网对进入气态物质中的粉尘类物质阻隔过滤，滞留在收集壳体内，气体则由帆布滤网上方经排风叶轮排出；粉尘类物质在粉尘排废口下端聚集产生的重力大于其下的第二回收橡胶袋被吸产生的压力时，聚集的粉尘类物质落入第二回收橡胶袋中，且第二回收胶袋再次在吸力作用下封闭。

当帆布滤网附着的粉尘类物质影响气体过滤时，反转液压马达驱动排风叶轮逆向通气，将帆布滤网表面附着的粉尘抖落。

当该环保回收系统停止工作后，排风叶轮停止工作，不能对系统产生吸力，此时堆积在固液排废口和粉尘排废口的各物质在其自身重力作用下自动落下。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种对复杂砂卵石地层的环保钻探取心方法，其特征在于，包括如下步骤：

(S1)配置环保型钻探取心机，该环保型钻探取心机包括带有履带式行走机构(2)的底盘(1)，设置在底盘上的操作平台(3)，设置在操作平台中部的桅杆架(4)，与桅杆架前部铰接的翻转式桅杆(5)，固定端与桅杆架铰接且活动端与翻转式桅杆铰接的桅杆起降油缸(6)，设置在翻转式桅杆前端的卸扣卡盘(7)，安装在翻转式桅杆中部并可沿其移动的钻机动力头(8)，安装在钻机动力头上的钻杆(9)，与钻杆配合使用的套管(10)，设置在操作平台上并通过缆绳绕过翻转式桅杆与钻机动力头连接的卷扬机(11)，设置在操作平台上为钻机提供动力的柴油机(12)和对各动作部件控制的手动操作阀(13)，安装于操作平台上与钻杆和套管配合使用的环保回收系统(30)，设置于钻机动力头上对其驱动的由第一钻头驱动马达(14)和第二钻头驱动马达(15)组成的双驱液压马达组，设置在操作平台上与双驱液压马达组均连接的由第一驱动泵(16)和第二驱动泵(17)组成的双驱液压泵组，以及用于连接柴油机和双驱液压泵组的分动箱(18)；其中，所述环保回收系统包括套于钻杆和套管上并与套管顶部连接的用于回收钻探时产生的固、液、气态物质的回收装置(40)，通过管道(31)与回收装置连通的用于进行气态物质与固液态物质分离的分离装置(50)，以及通过管道与分离装置连通的粉尘过滤装置(60)；

(S2)调试环保型钻探取心机，通过底盘油缸将底盘升到指定高度定位，将钻机动力头安装在翻转式桅杆上定位，设置钻杆和套管，然后将翻转式桅杆翻转至竖直状态，并利用卷扬机拉住钻机动力头；

(S3)将回收装置卡套在钻杆和套管上，使回收装置与套管顶端完全对接，然后控制双驱液压马达驱动钻机动力头向下钻进，同时启动环保回收系统；

(S4)所述环保回收系统启动后内部产生负压吸力，在钻杆钻进时产生的各种固液气态物质沿套管从上端喷出，在该负压吸力的引导下进入回收装置，并经管道进入分离装置；

(S5)所述分离装置利用物质自身的重力作用并经其内设置的螺旋叶片对进入的物质进行分离，所述螺旋叶片引导固液态物质向分离装置下端聚集，而气态物质随吸力再经管道进入粉尘过滤装置，其中气态物质包括随空气流动的粉尘类物质；

(S6)所述粉尘过滤装置通过其内设置的帆布滤网将进气中的粉尘类物质过滤阻隔于装置下部，气体则由帆布滤网上方经排风叶轮排出；

当分离装置下端聚集的固液态物质的重量超过该下端设置的排废口的吸力时，这些固液态物质由该排废口落入与之连接的回收橡胶袋内，且该回收橡胶袋再次在该吸力作用下将该排废口封闭；当粉尘过滤装置下端聚集的粉尘类物质的重量超过该下端设置的排废口的吸力时，这些粉尘类物质由该排废口落入与之连接的回收橡胶袋内，且该回收橡胶袋再次在该吸力作用下将该排废口封闭。

2.根据权利要求1所述的一种对复杂砂卵石地层的环保钻探取心方法，其特征在于，所述步骤(S6)中，当粉尘过滤装置内的帆布滤网上附着的粉尘类物质影响气体过滤时，控制粉尘过滤装置上设置的液压马达反转驱动与之连接的排风叶轮逆向通气，将帆布滤网表面附着的粉尘抖落。

3.根据权利要求1所述的一种对复杂砂卵石地层的环保钻探取心方法，其特征在于，所述钻机动力头与翻转式桅杆之间还设有用于将钻机动力头从翻转式桅杆上移开的平移装置(20)。

4.根据权利要求1所述的一种对复杂砂卵石地层的环保钻探取心方法，其特征在于，所述手动操作阀内设有对现场钻探数据进行采集的数据采集器，与数据采集器连接的单片机控制器，与单片机控制器连接的传输接口和无线模块；所述环保型钻探取心机还包括通过有线或无线方式与手动操作阀连接的远程操作台(22)。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种对复杂砂卵石地层的环保钻探取心方法，其特征在于，所述回收装置包括两个相互扣合并形成一回收腔室(42)的扣合壳(41)，与一个扣合壳连接并与回收腔室连通的用于连接管道的接头管(43)，以及设置于扣合壳下部并与回收腔室连通的用于连接套管的安装管(44)，其中，安装管的内径与套管外径匹配，且安装管的管壁上设有至少2个螺栓孔(45)，并在每个螺栓孔内都设有用于连接套管的紧固螺栓(46)，所述扣合壳的上端设有与钻杆匹配的钻杆通道孔，并在该钻杆通道孔内设有钻杆保持套(47)；两个所述扣合壳的一侧通过固定铰链(48)铰接，另一侧通过活动铰链(49)铰接。

6.根据权利要求1～4任一项所述的一种对复杂砂卵石地层的环保钻探取心方法，其特征在于，所述分离装置包括下端呈锥形的分离壳体(51)，设置在分离壳体内的整体呈螺旋走向的螺旋叶片(52)，设置于分离壳体侧壁并通过管道与回收装置连通的分离进管(53)，设置于分离壳体上部并通过管道与粉尘过滤装置连通的分离出管(54)，设置于分离壳体下部且位于螺旋叶片末端的固液排废口(55)，以及安装在固液排废口上的第一回收橡胶袋(56)。

7.根据权利要求1～4任一项所述的一种对复杂砂卵石地层的环保钻探取心方法，其特征在于，所述粉尘过滤装置包括其下部设有粉尘沉积槽(62)且顶部具有排风出口(63)的收集壳体(61)，在收集壳体内密集排布设置的数个帆布滤网(64)，设置于收集壳体中部下侧的通过管道与分离装置连通的收集进管(65)，设置于粉尘沉积槽底部的粉尘排废口(66)，设置在粉尘排废口上的第二回收橡胶袋(67)，设置在收集壳体顶部的安装腔室(68)，设置在安装腔室内的排风叶轮(32)，以及设置于安装腔室上用于驱动排风叶轮的环保液压马达(33)，其中，该安装腔室的进风口与排风出口连通，安装腔室的出风口为环保回收系统的排气口(34)。

8.根据权利要求7所述的一种对复杂砂卵石地层的环保钻探取心方法，其特征在于，所述收集壳体侧壁还开设有便于拆装帆布滤网的操作口，并在该操作口上设置封闭板(69)。