CN113445909B - 非金属矿物勘测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了非金属矿物勘测装置及方法，该装置包括取芯钻机本体，所述取芯钻机本体底端设置有支架，所述支架一侧安装有钻杆，所述支架外侧设置有活动支撑组件，所述活动支撑组件包括多个固定罩；所述固定罩分别固定于支架两侧两端，所述固定罩内部安装有液压杆，所述液压杆底端分别固定安装于活动底框顶面两侧两端，以驱动所述活动底框升降；所述活动底框两端均滑动安装有抽拉板，所述抽拉板一端固定有端板；在钻孔取样前，启动液压杆，推动活动底框下移，直至活动底框高度低于万向轮，接地板挤压接触地面，定位锥刺入土中，完成固定，扩大支撑面积，稳定性更好，钻孔后，启动液压杆拉动活动底框回到原位即可移动装置，操作方便简单。

Description

非金属矿物勘测装置及方法
技术领域
本发明涉及矿产勘探技术领域，具体为非金属矿物勘测装置及方法。
背景技术
矿产勘探对经过普查、详查已确定具有工业价值的矿床，应用有效的勘查技术手段和方法，为矿山设计提供可靠的矿石储量和必要的地质、技术和经济资料而进行的地质工作，为了更好的得知矿产状况，常需要利用取芯钻机进行钻孔。
在申请号为201420199347.9的专利“一种电动垂直取芯钻机”，该装置具有结构简单、操作方便、降低工人劳动强度、提高工作效率、 钻孔准确、可轻松实现有角度钻孔、提高取芯率等优点，但该装置在使用时移动和固定均不方便，钻孔前和钻孔后的操作均很费时，使用不方便。
发明内容
本发明提供非金属矿物勘测装置及方法，该非金属矿物勘测装置及方法可以有效解决上述背景技术中提出的在使用时移动和固定均不方便，钻孔前和钻孔后的操作均很费时，使用不方便的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：非金属矿物勘测装置，包括取芯钻机本体，所述取芯钻机本体底端设置有支架，所述支架一侧安装有钻杆，所述支架外侧设置有活动支撑组件，所述活动支撑组件包括多个固定罩；所述固定罩分别固定于支架两侧两端，所述固定罩内部安装有液压杆，所述液压杆底端分别固定安装于活动底框顶面两侧两端，以驱动所述活动底框升降；所述活动底框两端均滑动安装有抽拉板，所述抽拉板一端固定有端板；所述端板底面和活动底框一端底面均通过弹簧连接有接地板，所述接地板顶面拐角处均开设有导向孔，所述端板底面和活动底框底面对应导向孔处均粘接有橡胶连接块，所述橡胶连接块底端连接有定位锥，所述定位锥顶端对应橡胶连接块处开设有连接槽，所述支架底端均匀安装有万向轮。
其中，所述活动底框顶面为U型，所述活动底框内壁贴合支架外侧。
其中，所述导向孔直径等于定位锥直径，所述活动底框、端板和接地板一侧均平齐。
其中，所述橡胶连接块纵截面为T型，所述橡胶连接块底端直径等于连接槽。
其中，所述钻杆由一驱动装置驱动转动；所述驱动装置包括套设在钻杆外的刚性环体；所述刚性环体内圈壁上开设有环形凹槽；所述凹槽内嵌设有环形高强度密封弹性套体；所述弹性套体内填充有电流变液；所述电流变液通过外部电场控制相态；通过一可开闭的输送管控制弹性套体内电流变液的量；所述刚性环体外圈沿径向开设有直齿；一齿轮与所述直齿啮合传动；所述刚性环体和齿轮集成在一箱体中；一固定在支架上的电机通过扭矩变速箱驱动齿轮转动；所述钻杆外圆周壁开设有旋进螺纹；所述刚性环体通过一回复装置回复至初始高度位置。
其中，所述回复装置为弹簧，通过所述弹簧使刚性环体在松开钻杆后能够回复至初始高度位置。
其中，所述取芯钻机本体靠近钻杆底端位置处安装有防尘组件，所述防尘组件包括防尘罩；所述防尘罩一端固定连接取芯钻机本体，所述防尘罩顶面一端贯穿安装有雾化喷头，所述雾化喷头顶端连接软管，所述软管顶端连接水泵，所述水泵入水端连接水箱，所述防尘罩内壁粘接有隔音层，所述防尘罩底端均匀安装有支撑柱。
其中，所述防尘罩套接于钻杆底端，所述防尘罩顶面对应钻杆处开设有通孔。
其中，所述水泵输入端与外部电源输出端电性相连，所述水箱为圆柱形，所述水箱中部通过C形卡连接取芯钻机本体。
非金属矿物勘测方法，采用所述的非金属矿物勘测装置，包括以下步骤：
①将装置移动至钻探位置，启动液压杆，液压杆推动活动底框下移，接地板挤压接触地面，弹簧收缩，继续下移活动底框，取芯钻机本体被顶起，万向轮不再接触地面，定位锥穿过导向孔刺入土中，完成固定，拉动抽拉板，扩大支撑面积；在接地板挤压接触地面时，定位锥通过橡胶连接块连接接地板，装置和底面之间被弹簧和橡胶连接块隔开，吸收使用时的振动；
②通过输送管向弹性套体内加压泵入电流变液，使弹性套体鼓起并紧箍钻杆外圆周面；外部电场对电流变液施加强电场，使弹性套体内的电流变液由液态瞬间转化为固态；电机启动并通过扭矩变速箱提高扭矩后通过齿轮带动刚性环体转动，刚性环体此时抱夹钻杆，从而带动钻杆转动，并在钻杆外表面的旋进螺纹作用下向地下旋进；
③钻杆和刚性环体下降预设高度后，施加在电流变液上的电场关闭，电流变液瞬间转化为液体，电机无法再驱动钻杆转动；向外抽出部分电流变液使刚性环体和钻杆分离；刚性环体在弹簧的回复力作用下回复至初始高度位置，从而进行下一个循环；
④在钻孔过程中，支撑柱接触地面，防尘罩覆盖钻孔位置，启动水泵，水泵抽取水箱里的水，通过雾化喷头喷出，一边钻孔一边喷水，防止灰尘扩散；
⑤钻探完成需脱出时，反转电机使钻杆反向转出地面；
⑥启动液压杆拉动活动底框回到原位即可通过万向轮移动装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便；
1、本发明设置有活动支撑组件，在钻孔取样前，启动液压杆，推动活动底框下移，直至活动底框高度低于万向轮，接地板挤压接触地面，定位锥刺入土中，完成固定，扩大支撑面积，稳定性更好，固定方便，钻孔后，启动液压杆拉动活动底框回到原位即可移动装置，操作方便简单。
2、本发明在接地板挤压接触地面时，弹簧收缩，定位锥通过橡胶连接块连接接地板，装置和底面之间被弹簧和橡胶连接块隔开，可吸收使用时的振动，使得装置运行更加平稳。
3、本发明设置有防尘组件，在钻孔过程中，防尘罩覆盖钻孔位置，且一边钻孔一边喷水，防止灰尘扩散，并通过防尘罩内部的隔音层吸收噪音，在空气和噪音方面改善工作环境，对操作者身心健康更加有益。
4、本发明利用电流变液的特性，能够克服现有钻探技术的难点，高效稳定的完成钻探工作，能够适用于不同粗度的钻杆，通过间歇扭转的方式实现钻杆的稳定旋转，能够有效避免钻杆折断，取芯破损率低，整体结构简单，体积小，可模块化拆装，从而适用于恶劣的野外探测环境。
5、本发明钻杆外壁设置旋进螺纹，一方面利用旋进螺纹将外筒受到的径向扭转力转化为轴向掘深力；另一方面可以增加弹性套体与钻杆表面的接触面积，增强紧箍力。
4、本发明由于采用对钻杆扭转的方式实现钻探取芯，因此钻杆尾部可以简单快速的连接钻杆分段，从而提高钻探效率，降低安装和拓长难度；而且钻杆受力均匀，承力面积大，不易损害钻杆，能够有效避免钻杆折断。
5、本发明的驱动装置一是解决了现有技术中钻杆容易折断，弯曲的问题；二是解决了取芯样本在取芯过程中容易因震动、抖动或碰撞损坏的问题；三是解决了取芯样品在取出过程中容易损坏的问题；四是解决了现有取芯设备大，结构复杂，难以运输和在恶劣环境中工作的弊端；五是解决了对于现有的不同型号尺寸钻杆的适应问题。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明活动支撑组件的结构示意图；
图3是本发明橡胶连接块的安装结构示意图；
图4是本发明刚性环体的结构示意图；
图5本发明防尘组件的结构示意图.
图中标号：1、取芯钻机本体；2、支架；3、钻杆；
4、活动支撑组件；401、固定罩；402、液压杆；403、活动底框；404、抽拉板；405、端板；406、弹簧；407、接地板；408、导向孔；409、橡胶连接块；410、定位锥；411、连接槽；412、万向轮；
5、防尘组件；501、防尘罩；502、雾化喷头；503、软管；504、水泵；505、水箱；506、隔音层；507、支撑柱；
601、刚性环体；602、环形凹槽；603、弹性套体；604、电流变液；605、输送管；606、直齿；607、齿轮；608、电机；609、扭矩变速箱；610、箱体。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：如图1-5所示，本发明提供非金属矿物勘测装置，包括取芯钻机本体1，取芯钻机本体1底端设置有支架2，支架2一侧安装有钻杆3，支架2外侧设置有活动支撑组件4，活动支撑组件4包括固定罩401、液压杆402、活动底框403、抽拉板404、端板405、弹簧406、接地板407、导向孔408、橡胶连接块409、定位锥410和连接槽411；
四个固定罩401分别焊接于支架2两侧两端，固定罩401内部安装有液压杆402，四个液压杆402底端分别固定安装于活动底框403顶面两侧两端，活动底框403顶面为U型，活动底框403内壁贴合支架2外侧，便于活动底框403沿着支架2外侧滑动，保证活动底框403移动时的稳定性，活动底框403两端均滑动安装有抽拉板404，抽拉板404一端焊接有端板405；
端板405底面和活动底框403一端底面均通过弹簧406连接有接地板407，接地板407顶面拐角处均开设有导向孔408，端板405底面和活动底框403底面对应导向孔408处均粘接有橡胶连接块409，橡胶连接块409底端连接有定位锥410，导向孔408直径等于定位锥410直径，活动底框403、端板405和接地板407一侧均平齐，防止接地板407保证活动底框403、端板405和接地板407外侧平齐，防止因接地板407突出而导致滑动时被阻挡，定位锥410顶端对应橡胶连接块409处开设有连接槽411，橡胶连接块409纵截面为T型，橡胶连接块409底端直径等于连接槽411，便于连接橡胶连接块409和定位锥410，支架2底端均匀安装有万向轮412。
取芯钻机本体1靠近钻杆3底端位置处安装有防尘组件5，防尘组件5包括防尘罩501、雾化喷头502、软管503、水泵504、水箱505、隔音层506和支撑柱507；
防尘罩501一端固定连接取芯钻机本体1，防尘罩501套接于钻杆3底端，防尘罩501顶面对应钻杆3处开设有通孔，防尘罩501顶面一端贯穿安装有雾化喷头502，雾化喷头502顶端连接软管503，软管503顶端连接水泵504，水泵504入水端连接水箱505，水泵504输入端与外部电源输出端电性相连，水箱505为圆柱形，水箱505中部通过C形卡连接取芯钻机本体1，便于安装水箱505，防尘罩501内壁粘接有隔音层506，防尘罩501底端均匀安装有支撑柱507。
钻杆3由一驱动装置驱动转动；驱动装置包括套设在钻杆3外的刚性环体601；刚性环体601内圈壁上开设有环形凹槽602；凹槽602内嵌设有环形高强度密封弹性套体603；弹性套体603内填充有电流变液604；电流变液604通过外部电场控制相态；通过一可开闭的输送管605控制弹性套体603内电流变液604的量；刚性环体601外圈沿径向开设有直齿606；一齿轮607与直齿606啮合传动；刚性环体601和齿轮607集成在一箱体610中；一固定在支架2上的电机608通过扭矩变速箱609驱动齿轮607转动；钻杆3外圆周壁开设有旋进螺纹。
刚性环体601通过一回复装置回复至初始高度；回复装置为弹簧，通过该弹簧使刚性环体601在松开钻杆3后能够回复至初始高度位置。
本发明的工作原理及使用流程：在钻孔取样前，启动液压杆402，液压杆402推动活动底框403下移，接地板407挤压接触地面，弹簧406收缩，继续下移活动底框403，取芯钻机本体1被顶起，万向轮412不再接触地面，定位锥410穿过导向孔408刺入土中，完成固定，拉动抽拉板404，扩大支撑面积，稳定性更好，固定方便，钻孔后，启动液压杆402拉动活动底框403回到原位即可通过万向轮412移动装置，操作方便简单；
在接地板407挤压接触地面时，定位锥410通过橡胶连接块409连接接地板407，装置和底面之间被弹簧406和橡胶连接块409隔开，可吸收使用时的振动，使得装置运行更加平稳；
在钻孔过程中，支撑柱507接触地面，防尘罩501覆盖钻孔位置，启动水泵504，水泵504抽取水箱505里的水，通过雾化喷头502喷出，一边钻孔一边喷水，防止灰尘扩散，并通过防尘罩501内部的隔音层506吸收噪音，隔音层506材质为铅板，在空气和噪音方面改善工作环境，对操作者身心健康更加有益；
钻孔时，通过输送管605向弹性套体603内加压泵入电流变液604，使弹性套体603鼓起并紧箍钻杆3外圆周面；外部电场对电流变液604施加强电场，使弹性套体603内的电流变液由液态瞬间转化为固态；电机608启动并通过扭矩变速箱609提高扭矩后通过齿轮607带动刚性环体601转动，刚性环体601此时抱夹钻杆3，从而带动钻杆3转动，并在钻杆3外表面的旋进螺纹作用下向地下旋进；也可在钻杆3上端施加下压力以提高进给速度；
当钻杆3和刚性环体601下降预设高度后，施加在电流变液604上的电场关闭，电流变液604瞬间转化为液体，电机608无法再驱动钻杆3转动；向外抽出部分电流变液604使刚性环体601和钻杆3分离；
刚性环体601在弹簧的回复力作用下回复至初始高度位置，从而进行下一个循环；
脱出时，反转电机608使钻杆3反向转出地面，为了获得不同深冰下基岩的样本，当钻杆3本身的长度无法满足需求时，可在钻杆3上端连接加长杆，从而延长钻杆的长度。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.非金属矿物勘测装置，包括取芯钻机本体(1)，所述取芯钻机本体(1)底端设置有支架(2)，所述支架(2)一侧安装有钻杆(3)，其特征在于：所述支架(2)外侧设置有活动支撑组件(4)，所述活动支撑组件(4)包括多个固定罩(401)；所述固定罩(401)分别固定于支架(2)两侧两端，所述固定罩(401)内部安装有液压杆(402)，所述液压杆(402)底端分别固定安装于活动底框(403)顶面两侧两端，以驱动所述活动底框(403)升降；所述活动底框(403)两端均滑动安装有抽拉板(404)，所述抽拉板(404)一端固定有端板(405)；所述端板(405)底面和活动底框(403)一端底面均通过弹簧(406)连接有接地板(407)，所述接地板(407)顶面拐角处均开设有导向孔(408)，所述端板(405)底面和活动底框(403)底面对应导向孔(408)处均粘接有橡胶连接块(409)，所述橡胶连接块(409)底端连接有定位锥(410)，所述导向孔(408)直径等于定位锥(410)直径；所述定位锥(410)顶端对应橡胶连接块(409)处开设有连接槽(411)，所述支架(2)底端均匀安装有万向轮(412)。
2.根据权利要求1所述的非金属矿物勘测装置，其特征在于，所述活动底框(403)顶面为U型，所述活动底框(403)内壁贴合支架(2)外侧。
3.根据权利要求1所述的非金属矿物勘测装置，其特征在于，所述活动底框(403)、端板(405)和接地板(407)一侧均平齐。
4.根据权利要求1所述的非金属矿物勘测装置，其特征在于，所述橡胶连接块(409)纵截面为T型，所述橡胶连接块(409)底端直径等于连接槽(411)。
5.根据权利要求1所述的非金属矿物勘测装置，其特征在于，所述钻杆(3)由一驱动装置驱动转动；所述驱动装置包括套设在钻杆(3)外的刚性环体(601)；所述刚性环体(601)内圈壁上开设有环形凹槽(602)；所述凹槽(602)内嵌设有环形高强度密封弹性套体(603)；所述弹性套体(603)内填充有电流变液(604)；所述电流变液(604)通过外部电场控制相态；通过一可开闭的输送管(605)控制弹性套体(603)内电流变液(604)的量；所述刚性环体(601)外圈沿径向开设有直齿(606)；一齿轮(607)与所述直齿(606)啮合传动；所述刚性环体(601)和齿轮(607)集成在一箱体(610)中；一固定在支架(2)上的电机(608)通过扭矩变速箱(609)驱动齿轮(607)转动；所述钻杆(3)外圆周壁开设有旋进螺纹；所述刚性环体(601)通过一回复装置回复至初始高度位置。
6.根据权利要求5所述的非金属矿物勘测装置，其特征在于，所述回复装置为弹簧，通过所述弹簧使刚性环体(601)在松开钻杆(3)后能够回复至初始高度位置。
7.根据权利要求6所述的非金属矿物勘测装置，其特征在于，所述取芯钻机本体(1)靠近钻杆(3)底端位置处安装有防尘组件(5)，所述防尘组件(5)包括防尘罩(501)；所述防尘罩(501)一端固定连接取芯钻机本体(1)，所述防尘罩(501)顶面一端贯穿安装有雾化喷头(502)，所述雾化喷头(502)顶端连接软管(503)，所述软管(503)顶端连接水泵(504)，所述水泵(504)入水端连接水箱(505)，所述防尘罩(501)内壁粘接有隔音层(506)，所述防尘罩(501)底端均匀安装有支撑柱(507)。
8.根据权利要求7所述的非金属矿物勘测装置，其特征在于，所述防尘罩(501)套接于钻杆(3)底端，所述防尘罩(501)顶面对应钻杆(3)处开设有通孔。
9.根据权利要求7所述的非金属矿物勘测装置，其特征在于，所述水泵(504)输入端与外部电源输出端电性相连，所述水箱(505)为圆柱形，所述水箱(505)中部通过C形卡连接取芯钻机本体(1)。
10.非金属矿物勘测方法，其特征在于，采用如权利要求7至9任一权利要求所述的非金属矿物勘测装置，包括以下步骤：
①将装置移动至钻探位置，启动液压杆(402)，液压杆(402)推动活动底框(403)下移，接地板(407)挤压接触地面，弹簧(406)收缩，继续下移活动底框(403)，取芯钻机本体(1)被顶起，万向轮(412)不再接触地面，定位锥(410)穿过导向孔(408)刺入土中，完成固定，拉动抽拉板(404)，扩大支撑面积；在接地板(407)挤压接触地面时，定位锥(410)通过橡胶连接块(409)连接接地板(407)，装置和底面之间被弹簧(406)和橡胶连接块(409)隔开，吸收使用时的振动；
②通过输送管(605)向弹性套体(603)内加压泵入电流变液(604)，使弹性套体(603)鼓起并紧箍钻杆(3)外圆周面；外部电场对电流变液(604)施加强电场，使弹性套体(603)内的电流变液由液态瞬间转化为固态；电机(608)启动并通过扭矩变速箱(609)提高扭矩后通过齿轮(607)带动刚性环体(601)转动，刚性环体(601)此时抱夹钻杆(3)，从而带动钻杆(3)转动，并在钻杆(3)外表面的旋进螺纹作用下向地下旋进；
③钻杆(3)和刚性环体(601)下降预设高度后，施加在电流变液(604)上的电场关闭，电流变液(604)瞬间转化为液体，电机(608)无法再驱动钻杆(3)转动；向外抽出部分电流变液(604)使刚性环体(601)和钻杆(3)分离；刚性环体(601)在弹簧的回复力作用下回复至初始高度位置，从而进行下一个循环；
④在钻孔过程中，支撑柱(507)接触地面，防尘罩(501)覆盖钻孔位置，启动水泵(504)，水泵(504)抽取水箱(505)里的水，通过雾化喷头(502)喷出，一边钻孔一边喷水，防止灰尘扩散；
⑤钻探完成需脱出时，反转电机(608)使钻杆(3)反向转出地面；
⑥启动液压杆(402)拉动活动底框(403)回到原位即可通过万向轮(412)移动装置。
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