CN112627754B - 一种用于智慧矿山的地质勘查钻探取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于智慧矿山的地质勘查钻探取样装置，其通过取样连接座、头座、中心取样钻筒和多个辅助刀组，可以实现对圆柱形样品的快速采样，而且，辅助刀组能够各自沿着所述头座的径向方向移动，以便朝向或者远离所述中心取样钻筒运动，这一，中心取样钻筒的直径大小或者型号可以更换的设置，以便于根据需要对不同样品大小的采样，本发明辅助刀组均包括移动驱动座、钻孔盘、钻头和切断刀，利用钻孔盘进行钻孔定位，并利用钻杆、钻头和切断刀的作用可以实现对样品的竖向的周面的切断取样以及水平的径向的切断，便于将样品从井下取出，实现规则样品的采样。

Description

一种用于智慧矿山的地质勘查钻探取样装置

技术领域

本发明具体是一种用于智慧矿山的地质勘查钻探取样装置，涉及钻探采样设备相关领域。

背景技术

目前，在对矿上进行地质勘查时，往往需要进行钻探采样，以便对采样后的样品去实验室进行详细分析，进而为矿山开采提供依据。然而，由于矿上的钻井下的样品多为坚硬的岩石，目前的采样一般是利用冲击钻等冲击的方式将样品进行冲击呈碎块，然后从井下将样品进行取出，这种方式所提取的样品大小不一，而且，形状不规则，冲击的方式会使得样品较小、较碎，影响后续对样品的分析能力与分析效果。

发明内容

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种用于智慧矿山的地质勘查钻探取样装置。

本发明是这样实现的，构造一种用于智慧矿山的地质勘查钻探取样装置，其包括取样连接座、头座、中心取样钻筒和多个辅助刀组，其中，所述取样连接座的一端可拆卸连接至钻杆的端部，所述取样连接座的另一端固定连接设置有圆柱形结构的所述头座，所述头座的中心处设置有中心圆柱孔，所述中心圆柱孔内可伸缩的设置有所述中心取样钻筒，其特征在于，所述中心取样钻筒能够隐藏于所述中心圆柱孔内，且下端能够向下伸出所述中心圆柱孔，所述头座上圆周阵列设置有多个所述辅助刀组，所述辅助刀组能够各自沿着所述头座的径向方向移动，以便朝向或者远离所述中心取样钻筒运动，每个所述辅助刀组均包括移动驱动座、钻孔盘、钻头和切断刀，其中，所述移动驱动座与所述头座之间可滑动的配合连接，所述移动驱动座上可拆卸的固定设置有所述钻孔盘，所述钻孔盘为圆柱结构，所述钻孔盘的端部中心设置有所述钻头，所述钻头向下伸出所述钻孔盘，且所述钻孔盘的中部位置设置有能够沿着所述钻孔盘的径向方向伸缩的所述切断刀，所述切断刀为圆周阵列布置在所述钻孔盘四周的多个，所述切断刀伸出时能够从下部对所述中心取样钻筒内的样品径向水平切断，所述中心取样钻筒内中空结构。

进一步，作为优选，所述头座的下端面上设置有圆周阵列的多个与所述移动驱动座一一对应的导向滑槽组，每个所述导向滑槽组包括两个平行延伸布置的径向导向滑槽，所述导向滑槽能够对所述移动驱动座的移动进行导向。

进一步，作为优选，两个所述导向滑槽之间设置有驱动槽，所述移动驱动座的底部设置有驱动块，所述头座内设置有线性驱动器，所述线性驱动器与所述驱动块驱动连接，所述驱动块位于所述驱动槽内滑动。

进一步，作为优选，所述钻孔盘的中部设置有径向滑动槽，所述切断刀位于所述径向滑动槽内，且可沿着所述径向滑动槽滑动，以便伸出所述钻孔盘。

进一步，作为优选，所述钻孔盘的底部设置有圆盘型的驱动盘，所述驱动盘内设置有切断刀驱动器，所述切断刀驱动器的输出端连接至所述切断刀，以便驱动所述切断刀在所述径向滑动槽内移动。

进一步，作为优选，所述移动驱动座内还设置有旋转电机，所述旋转电机的输出端连接至所述驱动盘，以便驱动所述驱动盘高速转动，进而驱动所述钻孔盘、钻头以及切断刀高速转动。

进一步，作为优选，所述取样连接座内还设置有竖直布置的升降驱动器，所述升降驱动器能够对所述中心取样钻筒进行升降驱动，以便使得所述中心取样钻筒隐藏或伸出所述中心圆柱孔。

进一步，作为优选，所述升降驱动器的下端设置有取样钻设电机，所述取样钻设电机的下端的输出端与所述中心取样钻筒驱动连接，以便驱动所述中心取样钻筒旋转转动。

进一步，作为优选，所述中心取样钻筒的下端端部为圆环形的钻设刃，且所述中心取样钻筒可更换的设置，以便更换不同直径大小的所述中心取样钻筒。

此外，本发明还提供了一种用于智慧矿山的地质勘查钻探取样装置的钻探取样方法，其特征在于：其包括以下步骤：

(1)根据取样大小，将所需合适大小的中心取样钻筒，并根据中心取样钻筒的外径大小，调节好各个所述辅助刀组在所述头座的径向方向上的位置；

(2)将所述取样连接座的上端端部固定连接至所述钻杆的端部，并利用钻杆以及钻探设备将所述取样连接座伸入钻井内；

(3)控制钻杆不转动，先利用所述辅助刀组的钻孔盘对采样处的样层钻设副钻孔，以便对所述中心取样钻筒的钻设位置进行定位；

(4)利用钻孔盘钻孔后，通过所述升降驱动器以及取样钻设电机使得所述中心取样钻筒向下钻设进行取样；

(5)中心取样钻筒向下钻设达到取样深度后，利用所述升降驱动器驱动所述中心取样钻筒退出；

(6)利用所述钻孔盘内的切断刀驱动器，使得所述切断刀沿着所述钻孔盘的径向方向伸出，并在伸出过程中所述钻孔盘高速旋转，以便从所述中心取样钻筒正下方的取样处对取样品进行底部径向水平切断，此时，控制钻杆低速转动，待钻杆旋转一圈后即可完成底部径向水平切断；

(7)利用中心取样钻筒以及切断刀的配合将切断后的样品从钻井中取出即可。

本发明具有如下优点：本发明提供的一种用于智慧矿山的地质勘查钻探取样装置，与同类型设备相比，具有如下优点：

本发明所述一种用于智慧矿山的地质勘查钻探取样装置，其通过取样连接座、头座、中心取样钻筒和多个辅助刀组，可以实现对圆柱形样品的快速采样，而且，辅助刀组能够各自沿着所述头座的径向方向移动，以便朝向或者远离所述中心取样钻筒运动，这一，中心取样钻筒的直径大小或者型号可以更换的设置，以便于根据需要对不同样品大小的采样，本发明辅助刀组均包括移动驱动座、钻孔盘、钻头和切断刀，利用钻孔盘进行钻孔定位，并利用钻杆、钻头和切断刀的作用可以实现对样品的竖向的周面的切断取样以及水平的径向的切断，便于将样品从井下取出，实现规则样品的采样。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图；

图2是本发明倒立朝上时的三维结构示意图；

图3是本发明辅助刀组倒立朝上时的结构示意图；

图4是本发明钻孔盘钻孔后中心取样钻筒钻入采样处的样层内时的结构示意图；

图5是本发明中心取样钻筒钻入样层内后退出后的结构示意图；；

图6是本发明切断刀切断时的结构示意图；

图7是本发明更换另一型号中心取样钻筒的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图1-7对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明通过改进在此提供一种用于智慧矿山的地质勘查钻探取样装置，其包括取样连接座1、头座2、中心取样钻筒9和多个辅助刀组10，其中，所述取样连接座的一端可拆卸连接至钻杆的端部，所述取样连接座的另一端固定连接设置有圆柱形结构的所述头座，所述头座的中心处设置有中心圆柱孔8，所述中心圆柱孔内可伸缩的设置有所述中心取样钻筒9，其特征在于，所述中心取样钻筒9能够隐藏于所述中心圆柱孔内，且下端能够向下伸出所述中心圆柱孔，所述头座上圆周阵列设置有多个所述辅助刀组10，所述辅助刀组能够各自沿着所述头座的径向方向移动，以便朝向或者远离所述中心取样钻筒运动，每个所述辅助刀组10均包括移动驱动座3、钻孔盘4、钻头5和切断刀12，其中，所述移动驱动座与所述头座之间可滑动的配合连接，所述移动驱动座上可拆卸的固定设置有所述钻孔盘，所述钻孔盘为圆柱结构，所述钻孔盘的端部中心设置有所述钻头，所述钻头向下伸出所述钻孔盘，且所述钻孔盘的中部位置设置有能够沿着所述钻孔盘的径向方向伸缩的所述切断刀12，所述切断刀为圆周阵列布置在所述钻孔盘四周的多个，所述切断刀伸出时能够从下部对所述中心取样钻筒9内的样品径向水平切断，所述中心取样钻筒内中空结构。

在本发明中，所述头座2的下端面上设置有圆周阵列的多个与所述移动驱动座一一对应的导向滑槽组，每个所述导向滑槽组包括两个平行延伸布置的径向导向滑槽7，所述导向滑槽能够对所述移动驱动座3的移动进行导向。

两个所述导向滑槽7之间设置有驱动槽6，所述移动驱动座的底部设置有驱动块，所述头座内设置有线性驱动器，所述线性驱动器与所述驱动块驱动连接，所述驱动块位于所述驱动槽内滑动。

所述钻孔盘4的中部设置有径向滑动槽13，所述切断刀12位于所述径向滑动槽内，且可沿着所述径向滑动槽13滑动，以便伸出所述钻孔盘。

所述钻孔盘的底部设置有圆盘型的驱动盘，所述驱动盘内设置有切断刀驱动器，所述切断刀驱动器的输出端连接至所述切断刀，以便驱动所述切断刀在所述径向滑动槽内移动。

所述移动驱动座内还设置有旋转电机，所述旋转电机的输出端连接至所述驱动盘，以便驱动所述驱动盘高速转动，进而驱动所述钻孔盘4、钻头5以及切断刀12高速转动。

所述取样连接座1内还设置有竖直布置的升降驱动器11，所述升降驱动器11能够对所述中心取样钻筒9进行升降驱动，以便使得所述中心取样钻筒9隐藏或伸出所述中心圆柱孔。

所述升降驱动器11的下端设置有取样钻设电机，所述取样钻设电机的下端的输出端与所述中心取样钻筒9驱动连接，以便驱动所述中心取样钻筒9旋转转动。

所述中心取样钻筒9的下端端部为圆环形的钻设刃，且所述中心取样钻筒9可更换的设置，以便更换不同直径大小的所述中心取样钻筒9。

此外，本发明还提供了一种用于智慧矿山的地质勘查钻探取样装置的钻探取样方法，其特征在于：其包括以下步骤：

(1)根据取样大小，将所需合适大小的中心取样钻筒9，并根据中心取样钻筒9的外径大小，调节好各个所述辅助刀组10在所述头座的径向方向上的位置；

(2)将所述取样连接座的上端端部固定连接至所述钻杆的端部，并利用钻杆以及钻探设备将所述取样连接座伸入钻井内；

(3)控制钻杆不转动，先利用所述辅助刀组的钻孔盘4对采样处的样层13钻设副钻孔，以便对所述中心取样钻筒9的钻设位置进行定位；

(4)利用钻孔盘4钻孔后，通过所述升降驱动器11以及取样钻设电机使得所述中心取样钻筒9向下钻设进行取样；

(5)中心取样钻筒9向下钻设达到取样深度后，利用所述升降驱动器11驱动所述中心取样钻筒9退出；

(6)利用所述钻孔盘4内的切断刀驱动器，使得所述切断刀12沿着所述钻孔盘的径向方向伸出，并在伸出过程中所述钻孔盘高速旋转，以便从所述中心取样钻筒9正下方的取样处对取样品进行底部径向水平切断，此时，控制钻杆低速转动，待钻杆旋转一圈后即可完成底部径向水平切断；

(7)利用中心取样钻筒9以及切断刀12的配合将切断后的样品从钻井中取出即可。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,并且本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买,异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制,各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中,常规的型号,加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式,在此不再详述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于智慧矿山的地质勘查钻探取样装置，其包括取样连接座(1)、头座(2)、中心取样钻筒(9)和多个辅助刀组(10)，其中，所述取样连接座的一端可拆卸连接至钻杆的端部，所述取样连接座的另一端固定连接设置有圆柱形结构的所述头座，所述头座的中心处设置有中心圆柱孔(8)，所述中心圆柱孔内可伸缩的设置有所述中心取样钻筒(9)，其特征在于，所述中心取样钻筒(9)能够隐藏于所述中心圆柱孔内，且下端能够向下伸出所述中心圆柱孔，所述头座上圆周阵列设置有多个所述辅助刀组(10)，所述辅助刀组能够各自沿着所述头座的径向方向移动，以便朝向或者远离所述中心取样钻筒运动，每个所述辅助刀组(10)均包括移动驱动座(3)、钻孔盘(4)、钻头(5)和切断刀(12)，其中，所述移动驱动座与所述头座之间可滑动的配合连接，所述移动驱动座上可拆卸的固定设置有所述钻孔盘，所述钻孔盘为圆柱结构，所述钻孔盘的端部中心设置有所述钻头，所述钻头向下伸出所述钻孔盘，且所述钻孔盘的中部位置设置有能够沿着所述钻孔盘的径向方向伸缩的所述切断刀(12)，所述切断刀为圆周阵列布置在所述钻孔盘四周的多个，所述切断刀伸出时能够从下部对所述中心取样钻筒(9)内的样品径向水平切断，所述中心取样钻筒为中空结构。

2.根据权利要求1所述一种用于智慧矿山的地质勘查钻探取样装置，其特征在于：所述头座(2)的下端面上设置有圆周阵列的多个与所述移动驱动座一一对应的导向滑槽组，每个所述导向滑槽组包括两个平行延伸布置的径向导向滑槽(7)，所述导向滑槽能够对所述移动驱动座(3)的移动进行导向。

3.根据权利要求2所述一种用于智慧矿山的地质勘查钻探取样装置，其特征在于：两个所述径向导向滑槽(7)之间设置有驱动槽(6)，所述移动驱动座的底部设置有驱动块，所述头座内设置有线性驱动器，所述线性驱动器与所述驱动块驱动连接，所述驱动块位于所述驱动槽内滑动。

4.根据权利要求2所述一种用于智慧矿山的地质勘查钻探取样装置，其特征在于：所述钻孔盘(4)的中部设置有径向滑动槽(13)，所述切断刀(12)位于所述径向滑动槽内，且可沿着所述径向滑动槽(13)滑动，以便伸出所述钻孔盘。

5.根据权利要求4所述一种用于智慧矿山的地质勘查钻探取样装置，其特征在于：所述钻孔盘的底部设置有圆盘型的驱动盘，所述驱动盘内设置有切断刀驱动器，所述切断刀驱动器的输出端连接至所述切断刀，以便驱动所述切断刀在所述径向滑动槽内移动。

6.根据权利要求5所述一种用于智慧矿山的地质勘查钻探取样装置，其特征在于：所述移动驱动座内还设置有旋转电机，所述旋转电机的输出端连接至所述驱动盘，以便驱动所述驱动盘高速转动，进而驱动所述钻孔盘(4)、钻头(5)以及切断刀(12)高速转动。

7.根据权利要求5所述一种用于智慧矿山的地质勘查钻探取样装置，其特征在于：所述取样连接座(1)内还设置有竖直布置的升降驱动器(11)，所述升降驱动器(11)能够对所述中心取样钻筒(9)进行升降驱动，以便使得所述中心取样钻筒(9)隐藏或伸出所述中心圆柱孔。

8.根据权利要求7所述一种用于智慧矿山的地质勘查钻探取样装置，其特征在于：所述升降驱动器(11)的下端设置有取样钻设电机，所述取样钻设电机的下端的输出端与所述中心取样钻筒(9)驱动连接，以便驱动所述中心取样钻筒(9)旋转转动。

9.根据权利要求8所述一种用于智慧矿山的地质勘查钻探取样装置，其特征在于：所述中心取样钻筒(9)的下端端部为圆环形的钻设刃，且所述中心取样钻筒(9)可更换的设置，以便更换不同直径大小的所述中心取样钻筒(9)。

10.根据权利要求7-9任意一项所述一种用于智慧矿山的地质勘查钻探取样装置的钻探取样方法，其特征在于：其包括以下步骤：

(1)根据取样大小，将所需合适大小的中心取样钻筒(9)，并根据中心取样钻筒(9)的外径大小，调节好各个所述辅助刀组(10)在所述头座的径向方向上的位置；

(2)将所述取样连接座的上端端部固定连接至所述钻杆的端部，并利用钻杆以及钻探设备将所述取样连接座伸入钻井内；

(3)控制钻杆不转动，先利用所述辅助刀组的钻孔盘(4)对采样处的样层钻设副钻孔，以便对所述中心取样钻筒(9)的钻设位置进行定位；

(4)利用钻孔盘(4)钻孔后，通过所述升降驱动器(11)以及取样钻设电机使得所述中心取样钻筒(9)向下钻设进行取样；

(5)中心取样钻筒(9)向下钻设达到取样深度后，利用所述升降驱动器(11)驱动所述中心取样钻筒(9)退出；

(6)利用所述钻孔盘(4)内的切断刀驱动器，使得所述切断刀(12)沿着所述钻孔盘的径向方向伸出，并在伸出过程中所述钻孔盘高速旋转，以便从所述中心取样钻筒(9)正下方的取样处对取样品进行底部径向水平切断，此时，控制钻杆低速转动，待钻杆旋转一圈后即可完成底部径向水平切断；

(7)利用中心取样钻筒(9)以及切断刀(12)的配合将切断后的样品从钻井中取出即可。

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