CN108442924A - 一种钻孔原位探测推进装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻孔原位探测推进装置及其使用方法，该装置包括推进杆，所述推进杆包括首尾连接的多个杆体，杆体的外表面竖直地开设有多个开口槽，开口槽内部卡设有管道，杆体的内部设有中空内腔，中空内腔内穿设有双头单针导线；单孔连线插座，连接在杆体的顶部，单孔连线插座的内部设有一导电环构成的导电插孔；单孔连线插头；连接在杆体的底部，第二导电插针自内向外穿设在单孔连线插头上，且第二导电插针还与导电插孔相配合；锁紧机构，用于锁紧相邻两个杆体上的单孔连线插座和单孔连线插头。本发明结构紧凑、操作安全，可满足不同钻孔深度的探测加载的需要，在工程岩体力学参数钻孔原位测试研究方面具有广泛的实用性和工程应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及适用于钻孔原岩加载测试技术领域，尤其涉及一种钻孔原位测试触探加载设备的推进装置及其使用方法。
背景技术
在煤矿工程以及岩土工程现场通常需要对不同钻孔深度的围岩进行钻孔探测，来对围岩结构进行分析；或者对不同钻孔深度的围岩进行加载测试，来获得不同钻孔深度、不同岩性的力学参数，获得工程现场精准数据，来指导现场支护设计。而进行钻孔探测和钻孔原位加载测试均需要借助推进杆将测试装置和加载端头推升至钻孔内指定位置处，因此，推进杆是上述工程探测必备工具。
目前推进杆的连接主要是相邻两推进杆首尾通过螺纹紧固在一起，在钻孔探测过程中存在极大的不便；并且连接探测头的电源线和油管裸露在外，探测过程中不断地与钻孔岩壁摩擦接触，致使电源线外壁受损，存在安全隐患。
针对上述问题，如何改进现有的推进杆装置，使其既能够保证装置的电流传输，又能保护电源线和油管不受损伤，并满足现阶段钻孔原位测试研究的需要，成为亟待解决的关键问题。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的技术问题，本发明提供一种利于钻孔探测和原位测试加载过程中推进杆的连接和电流的传输，同时保证推进过程中电源线和油管不会因与围岩摩擦而导致破损的钻孔原位测试触探加载设备的推进装置及其使用方法
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种钻孔原位探测推进装置，包括推进杆，所述推进杆包括首尾连接的多个杆体构成的推进杆、单孔连线插座、单针连线插头和锁紧机构；其中：
在所述的杆体的外表面竖直地开设有多个开口槽，油管管道可压入开口槽内部；在杆体内的中空内腔中穿设有双头单针导线，双头单针导线是在导线两端分别连接有第一导电插针和第二导电插针；
在杆体的顶部连接有单孔连线插座，单孔连线插座的内部设有由导电环构成的导电插孔，第一导电插针经线圈与导电环相连接；
在杆体的底部连接有单针连线插头，第二导电插针自内向外穿设在单针连线插头上，且第二导电插针还与导电插孔相配合；
所述的锁紧机构，用于锁紧相邻两个杆体上的单孔连线插座和单针连线插头；
为了方便单孔连线插座和单针连线插头的连接定位，并起到一定的防松效果，单孔连线插座的外侧壁上对称地分布有两个孔槽，每个所述孔槽内安装有弹簧卡扣，所述弹簧卡扣的尾部经弹簧与所述孔槽相连接，所述弹簧卡扣的头部为球面，所述单针连线插头的开口端头上对应地设有四个孔槽开口，所述弹簧卡扣与所述孔槽开口相配合，便于单孔连线插座与单针连线插头的连接和脱离；
单针连线插头的内壁沿孔槽向内设有对称分布的垂直滑轨，垂直滑轨的主要作用是为了防止单孔连线插座与单针连线插头在连接和脱离过程中发生转动，同时与外部的驱动动力源连接时起到定位作用，方便单孔连线插座外侧壁上的卡扣在单针连线插头的内壁滑动。而垂直滑轨的最小内径略大于弹簧卡扣的最大外径；
进一步，垂直滑轨分为连接滑轨和脱离滑轨，连接滑轨的长度略短于脱离滑轨，两条滑轨相平行，且连接滑轨和脱离滑轨之间通过一斜滑轨相连，三条滑轨形成U型回路，斜滑轨与脱离滑轨连接处设有滑轨卡槽，滑轨卡槽用于单孔连线插座与单针连线插头连接后稳住弹簧卡扣，使整个装置在推进和测量过程中不发生转动，有利于稳定性和精确性；
上述锁紧机构的具体结构是：在单孔连线插座的外表面设有环形锁紧凹槽，在单针连线插头的下端部设有与环形锁紧凹槽相锲合的锁紧套环；
为了提高绝缘性和安全性，在第二导电插针的外表面安装绝缘胶环，导电环的外表面安装绝缘胶柱。
本发明还提供一种钻孔原位探测推进装置的使用方法，其包括以下步骤：
第一步、将双头单针导线安装到杆体中；安装时，将双头单针导线穿过杆体的中空内腔，然后将双头单针导线两端与杆体两端通过螺纹连接；
第二步、将单针连线插头和单孔连线插座安装到杆体的两端；
第三步、将推进杆的杆体最末端的单针连线插头与外部的动力源相连接，并通过旋转锁紧套环进行锁紧；
第四步、将油管压入到杆体两侧的开口槽内，继续推进装置；
第五步、根据钻孔深度，增加杆体连接数量；进一步地，所述步骤S5具体包括：用液压分级卡盘锁紧当前推进杆的杆体，安装下一根推进杆的杆体，打开油缸进油阀门，使推进杆整体缓慢上升，当下一根杆体的单孔连线插座上的弹簧卡扣插入到当前杆体尾部的单针连线插头上的孔槽处，沿连接滑轨和斜滑轨向内滑动，并使所述第二导电插针与所述导电插孔相配合，当弹簧卡扣沿斜滑轨移动至滑轨卡槽处，并连接稳定后，停止推进，转动下一根杆体，使其与当前杆体的锁紧套环锲合并形成锁紧状态，接着打开液压分级卡盘，将推进杆继续推进至设定位置。
第六步、推进到所需测量的钻孔围岩处停止。
本发明的有益效果在于：
1、本发明通过将进油管和出油管等管道分别卡设在杆体外侧壁的开口槽内，其既能够控制管道在推进过程中不发生偏离，又能保护管道不会与钻孔岩壁发生摩擦导致损坏，消除了安全隐患。
2、本发明通过单针连线插头、双头单针导线、单孔连线插座分别与推进杆的杆体相连接，组成一个整体，且双头单针导线位于杆体的中空内腔中，单孔连线插座可与其他的杆体单针连线插头相连接，使相邻两个杆体的第一导电插针、第二导电插针和导电插孔形成电流通路，其既实现了整个装置的电流传输，又能防止漏电；为钻孔原位测试提供了安全保障。
3、本发明的装置结构紧凑、操作安全，杆体的替换、连接效率快速高效且方法简单可靠，操作过程直观可控制，可满足不同钻孔深度的探测加载的需要，在工程岩体力学参数钻孔原位测试研究方面具有广泛的实用性和工程应用前景。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式进一步说明本发明的技术方案。
图1为本发明的钻孔原位探测推进装置的结构示意图；
图2为本发明的钻孔原位探测推进装置的杆体、单孔连线插座和单针连线插头组装结构示意图；
图3中，图3a和图3b分别为本发明的钻孔原位探测推进装置的单孔连线插座的主视图和俯视图；
图4中，图4a和图4b分别为本发明的钻孔原位探测推进装置的单针连线插头的仰视图和主视图；
图5中，图5a和图5b为本发明的钻孔原位探测推进装置的杆体的主视图和俯视图；
图6为本发明的钻孔原位探测推进装置的双头单针导线的结构示意图；
图7为本发明的钻孔原位探测推进装置的使用方法的方法流程图。
图中：1-杆体，11-开口槽，12中空内腔，2-管道，3-双头单针导线，31-导线，32-第一导电插针，33-第二导电插针，34-绝缘胶环，4-单孔连线插座，41-导电环，42-导电插孔，43-孔槽，44-弹簧卡扣，45-弹簧，46-绝缘胶柱，5-单针连线插头，6-锁紧机构，61-锁紧套环，62-环形锁紧凹槽，7-垂直滑轨，71-连接滑轨，72-斜滑轨，73-滑轨卡槽，74-脱离滑轨，8-线圈。
具体实施方式
参阅图1-6所示，本发明的钻孔原位探测推进装置，包括推进杆，推进杆包括：
首尾连接的多个杆体1，杆体1的外表面竖直地开设有多个开口槽11，油管管道2可压入开口槽11内部，管道2一般为进油管和回油管，杆体1的内部设有中空内腔12，中空内腔12内穿设有双头单针导线3，双头单针导线包括导线31、第一导电插针32和第二导电插针33，第一导电插针32和第二导电插针33经导线31相连接；
单孔连线插座4，连接在杆体1的顶部，单孔连线插座4的内部设有一导电环41构成的导电插孔42，第一导电插针32经线圈8与导电环41相连接；
单针连线插头5；连接在杆体1的底部，第二导电插针33自内向外穿设在单针连线插头5上，且第二导电插针33还与导电插孔42相配合；
锁紧机构6，用于锁紧相邻两个杆体1上的单孔连线插座4和单针连线插头5。
本发明通过将进油管和出油管等管道2分别卡设在杆体1外侧壁的开口槽11内，其既能够控制管道2在推进过程中不发生偏离，又能保护管道2不会与钻孔岩壁发生摩擦导致损坏，消除了安全隐患。而通过单针连线插头5、双头单针导线3、单孔连线插座4分别与推进杆的杆体1相连接，组成一个整体，且双头单针导线3位于杆体1的中空内腔12中，单孔连线插座4可与其他的杆体1的单针连线插头5相连接，使相邻两个杆体1的第一导电插针32、第二导电插针33和导电插孔42形成电流通路，其既实现了整个装置的电流传输，又能防止漏电；为钻孔原位测试提供了安全保障。此外，本发明的装置结构紧凑、操作安全，杆体的替换、连接效率快速高效且方法简单可靠，操作过程直观可控制，可满足不同钻孔深度的探测加载的需要，在工程岩体力学参数钻孔原位测试研究方面具有广泛的实用性和工程应用前景。
具体地，锁紧机构6包括锁紧套环61和环形锁紧凹槽62，锁紧套环61设置在单针连线插头5的下端部，环形锁紧凹槽62设置在单孔连线插座4的外表面，锁紧套环61与环形锁紧凹槽62相锲合。本发明中，通过转动下一根杆体，使下一根杆体的环形锁紧凹槽62与当前杆体的锁紧套环61锲合，从而形成锁紧状态。
为了方便单孔连线插座4和单针连线插头5的连接定位，并起到一定的防松效果，单孔连线插座4的外侧壁上对称地分布有2个孔槽43，每个孔槽43内安装有弹簧卡扣44，弹簧卡扣44的尾部经弹簧45与孔槽43相连接，通过弹簧45的压缩可使弹簧卡扣44进行伸缩；弹簧卡扣44的头部为球面，减小滑动过程中阻力，单针连线插头5的开口端头上对应地设有四个孔槽开口，弹簧卡扣44与孔槽开口相配合，便于单孔连线插座与单针连线插头的连接和脱离。
较佳地，单针连线插头5的内壁沿孔槽开口向内设有对称分布的垂直滑轨7，垂直滑轨7的主要作用是为了防止单孔连线插座4与单针连线插头5在连接和脱离过程中发生转动，同时与外部的驱动动力源(推进液压缸)连接时起到定位作用，方便单孔连线插座4外侧壁上的弹簧卡扣44在单针连线插头5的内壁滑动。而垂直滑轨7的最小内径略大于弹簧卡扣44的最大外径，这样可以避免与弹簧卡扣44的干涉。
较佳地，垂直滑轨7分为连接滑轨71和脱离滑轨74，连接滑轨71的长度略短于脱离滑轨74，两条滑轨相平行，且连接滑轨71和脱离滑轨74之间通过一斜滑轨72相连，三条滑轨形成U型回路，斜滑轨72与脱离滑轨74连接处设有滑轨卡槽73，滑轨卡槽73用于单孔连线插座4与单针连线插头5连接后稳住弹簧卡扣44，使整个装置在推进和测量过程中不发生转动，有利于稳定性和精确性；
为了提高绝缘性和安全性，第二导电插针33的外表面安装绝缘胶环34，导电环41的外表面安装绝缘胶柱46。
参阅图7所示，本发明的钻孔原位探测推进装置的使用方法，其包括以下步骤：
第一步、将双头单针导线安装到杆体中；
第二步、将单针连线插头5和单孔连线插座4安装到杆体1的两端；
第三步、将推进杆的杆体最末端的单针连线插头5与外部的动力源相连接，并通过旋转锁紧套环61进行锁紧；
第四步、将油管压入到杆体1两侧的开口槽11内，继续推进装置；
第五步、根据钻孔深度，增加杆体1连接数量；
第六步、推进到所需测量的钻孔围岩处停止。
步骤第一步具体包括：将双头单针导线3穿过杆体1的中空内腔，并将双头单针导线3两端的螺纹头分别与杆体1两端的螺纹口相连接。
步骤第五步具体包括：用卡盘锁紧当前推进杆的杆体，安装下一根推进杆的杆体，打开油缸进油阀门，使推进杆整体缓慢上升，当下一根杆体的单孔连线插座4上的弹簧卡扣44插入到当前杆体尾部的单针连线插头5上的孔槽开口，沿连接滑轨71和斜滑轨72向内滑动，并使所述第二导电插针33与所述导电插孔42相配合，当弹簧卡扣44沿斜滑轨72移动至滑轨卡槽73处，并连接稳定后，停止推进，转动下一根杆体，使其与当前杆体的锁紧套环61锲合并形成锁紧状态，接着打开卡盘，将推进杆继续推进至设定位置。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种钻孔原位探测推进装置，其特征在于，包括推进杆，所述推进杆包括首尾连接的多个杆体构成的推进杆、单孔连线插座、单针连线插头和锁紧机构；其中：
在所述的杆体的外表面竖直地开设有多个开口槽，油管管道可压入开口槽内部；在杆体内的中空内腔中穿设有双头单针导线，双头单针导线是在导线两端分别连接有第一导电插针和第二导电插针；
在杆体的顶部连接有单孔连线插座，单孔连线插座的内部设有由导电环构成的导电插孔，第一导电插针经线圈与导电环相连接；
在杆体的底部连接有单针连线插头，第二导电插针自内向外穿设在单针连线插头上，且第二导电插针还与导电插孔相配合；
所述的锁紧机构，用于锁紧相邻两个杆体上的单孔连线插座和单针连线插头。
2.如权利要求1所述的钻孔原位探测推进装置，其特征在于，所述的单孔连线插座的外侧壁上对称地分布有两个孔槽，每个所述孔槽内安装有弹簧卡扣，所述弹簧卡扣的尾部经弹簧与所述孔槽相连接，所述弹簧卡扣的头部为球面，所述单针连线插头的开口端头上对应地设有四个孔槽开口，所述弹簧卡扣与所述孔槽开口相配合，便于单孔连线插座与单针连线插头的连接和脱离；所述的单针连线插头的内壁沿孔槽向内设有对称分布的垂直滑轨。
3.如权利要求2所述的钻孔原位探测推进装置，其特征在于，垂直滑轨分为连接滑轨和脱离滑轨，连接滑轨的长度略短于脱离滑轨，两条滑轨相平行，且连接滑轨和脱离滑轨之间通过一斜滑轨相连，三条滑轨形成U型回路，斜滑轨与脱离滑轨连接处设有滑轨卡槽。
4.如权利要求1所述的钻孔原位探测推进装置，其特征在于，所述锁紧机构的具体结构是：在单孔连线插座的外表面设有环形锁紧凹槽，在单针连线插头的下端部设有与环形锁紧凹槽相锲合的锁紧套环。
5.如权利要求1所述的钻孔原位探测推进装置，其特征在于，在第二导电插针的外表面安装绝缘胶环，导电环的外表面安装绝缘胶柱。
6.一种如权利要求1-5任一所述的钻孔原位探测推进装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、将双头单针导线安装到杆体中；安装时，将双头单针导线穿过杆体的中空内腔，然后将双头单针导线两端与杆体两端通过螺纹连接；
第二步、将单针连线插头和单孔连线插座安装到杆体的两端；
第三步、将推进杆的杆体最末端的单针连线插头与外部的动力源相连接，并通过旋转锁紧套环进行锁紧；
第四步、将油管压入到杆体两侧的开口槽内，继续推进装置；
第五步、根据钻孔深度，增加杆体连接数量；具体包括：用液压分级卡盘锁紧当前推进杆的杆体，安装下一根推进杆的杆体，打开油缸进油阀门，使推进杆整体缓慢上升，当下一根杆体的单孔连线插座上的弹簧卡扣插入到当前杆体尾部的单针连线插头上的孔槽处，沿连接滑轨和斜滑轨向内滑动，并使所述第二导电插针与所述导电插孔相配合，当弹簧卡扣沿斜滑轨移动至滑轨卡槽处，并连接稳定后，停止推进，转动下一根杆体，使其与当前杆体的锁紧套环锲合并形成锁紧状态，接着打开液压分级卡盘，将推进杆继续推进至设定位置；
第六步、推进到所需测量的钻孔围岩处停止。
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