CN114577516A - 一种地质矿产勘查装置及勘查方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地质矿产勘查装置技术领域，且公开了一种地质矿产勘查装置及勘查方法，该地质矿产勘查装置，包括支撑座和壳体，壳体上转动设置有钻头，壳体上设置有钻孔机构用于驱动钻头；壳体内设置有岩芯取样机构，岩芯取样机构包括取样组件和连接组件；取样组件包括第一螺杆、螺纹管、第二螺杆、螺母和取样器外筒；该地质矿产勘查装置及勘查方法，首先通过第一电机和若干个液压缸的运转，驱动钻头沿着地层向下钻进打出钻孔。到达目标岩层后，通过第二电机驱动带动若干个取样器外筒向壳体的外侧各个方向钻进，完成岩芯取样。从而能够一次性对目标岩层的各个横向方位进行取样，进行矿物横向分布对比，完成矿产勘查。

Description

一种地质矿产勘查装置及勘查方法

技术领域

本发明涉及地质矿产勘查装置技术领域，具体为一种地质矿产勘查装置及勘查方法。

背景技术

矿产勘查是发现并查明工业矿床，为此要运用地质填图、物探、化探、钻探和坑探等探矿手段，要进行取样分析、研究矿石质量、利用工业指标圈定矿体和进行储量计算、研究矿石选、冶技术性能和矿床开采的水文和工程地质条件、做出矿床技术经济评价、编制地质勘探报告。

矿产勘查的专业知识范围包括地质条件、矿床赋存规律、矿体变化特征及工业矿床最有效查明和评价方法，是地质科学与经济科学的综合体现。

现有的地质矿产勘查装置在对岩层进行取样时，仅能开采纵向的岩芯，而对于一些复杂的地层，其矿物除在纵向上有分布差距外，在横向上也会有较大的分布差距，对此现有的地质矿产勘查装置就只能进行多次打孔，给勘查工作造成了不便。

发明内容

本发明提供了一种地质矿产勘查装置及勘查方法，具备能够在横向上对不同方位的岩层均进行取样的有益效果，解决了上述背景技术中所提到的现有的地质矿产勘查装置在对岩层进行取样时，仅能开采纵向的岩芯，而对于一些复杂的地层，其矿物除在纵向上有分布差距外，在横向上也会有较大的分布差距，对此现有的地质矿产勘查装置就只能进行多次打孔，给勘查工作造成了不便的问题。

本发明提供如下技术方案：一种地质矿产勘查装置，包括支撑座和壳体，所述壳体上转动设置有钻头，所述壳体上设置有钻孔机构用于驱动所述钻头；

所述壳体内设置有若干个岩芯取样机构，所述岩芯取样机构包括取样组件和连接组件；

所述取样组件包括第一螺杆、螺纹管、第二螺杆、螺母和取样器外筒；

所述第一螺杆转动设置于所述壳体内，所述螺纹管螺纹连接于所述第一螺杆上，所述第二螺杆通过所述连接组件与所述螺纹管连接，所述螺母设置于所述壳体内，且所述第二螺杆螺纹连接于所述螺母内，所述取样器外筒设置于所述第二螺杆上。

作为本发明所述地质矿产勘查装置的一种可选方案，其中：所述取样组件还包括弯杆和取样器内筒，所述弯杆设置于所述取样器外筒内，所述取样器内筒滑动设置于所述弯杆上。

作为本发明所述地质矿产勘查装置的一种可选方案，其中：所述取样组件还包括伸缩管，所述伸缩管的一端与所述取样器外筒连接，所述伸缩管的另一端与所述取样器内筒连接。

作为本发明所述地质矿产勘查装置的一种可选方案，其中：所述钻孔机构包括第一电机和若干个液压缸，若干个所述液压缸均设置于所述支撑座上，且若干个所述液压缸的输出轴均与所述壳体连接，所述第一电机设置于所述壳体内，所述第一电机的输出轴与所述钻头连接。

作为本发明所述地质矿产勘查装置的一种可选方案，其中：所述连接组件包括转槽和连接杆，所述转槽开设于所述螺纹管上，所述连接杆设置于所述第二螺杆上，且所述连接杆转动设置于所述转槽内。

作为本发明所述地质矿产勘查装置的一种可选方案，其中：所述岩芯取样机构还包括限位组件用于对所述螺纹管进行限位，所述限位组件包括两个限位块和两个限位槽，两个所述限位块对称设置于所述螺纹管上，两个所述限位槽对称开设于所述壳体内，且两个所述限位块分别滑动设置于两个所述限位槽内。

作为本发明所述地质矿产勘查装置的一种可选方案，其中：所述岩芯取样机构还包括截断组件用于截断样品，所述截断组件包括若干个转杆和若干个切割刀，若干个所述转杆均转动设置于所述壳体内，若干个所述切割刀分别设置于若干个所述转杆上。

作为本发明所述地质矿产勘查装置的一种可选方案，其中：所述截断组件还包括第二直齿轮和若干个第一直齿轮，所述第二直齿轮设置于所述第一螺杆上，若干个所述第一直齿轮分别设置于若干个所述转杆上，且所述第二直齿轮与若干个所述第一直齿轮均啮合。

作为本发明所述地质矿产勘查装置的一种可选方案，其中：所述壳体内还设置有驱动机构用于驱动若干个所述岩芯取样机构，所述驱动机构包括第二电机、第一锥形齿轮和若干个第二锥形齿轮，所述第二电机设置于所述壳体内，所述第一锥形齿轮设置于所述第二电机上，若干个所述第二锥形齿轮分别设置于若干个所述第一螺杆上，且所述第一锥形齿轮与若干个所述第二锥形齿轮均啮合。

本发明还提供如下技术方案：一种地质矿产勘查装置的勘查方法，包括如下步骤：

S1、启动第一电机和若干个液压缸，带动钻头向下钻进打出钻孔；

S2、钻孔完成后，停止第一电机和若干个液压缸的运转，并启动第二电机，通过第二电机驱动若干个取样器外筒向外侧钻进完成取样；

S3、取样完成后，控制第二电机反向运转，令若干个取样器外筒收回，然后控制若干个液压缸运转将壳体向上收回，再控制第二电机运转令若干个取样器外筒延伸出壳体外取下岩芯。

本发明具备以下有益效果：

1、该地质矿产勘查装置及勘查方法，首先通过第一电机和若干个液压缸的运转，驱动钻头沿着地层向下钻进打出钻孔。到达目标岩层后，通过第二电机驱动带动若干个取样器外筒向壳体的外侧各个方向钻进，完成岩芯取样。从而能够一次性对目标岩层的各个横向方位进行取样，进行矿物横向分布对比，完成矿产勘查。

2、该地质矿产勘查装置及勘查方法，首先通过第二电机驱动带动若干个第一螺杆转动，在若干个限位组件的限位作用下，使得若干个第二螺杆在水平方向，向着各个方位移动，在若干个螺母的带动下，即可使得若干个第二螺杆、若干个取样器外筒和若干个取样器内筒在位移的同时发生转动。在截取到的岩层抵触到取样器内筒的侧壁后，会使得取样器内筒沿着弯杆滑动，取样器内筒相对取样器外筒发生偏转，产生剪切力将岩层折断。

3、该地质矿产勘查装置及勘查方法，在壳体的表面若干个开口处，还设置有若干个截断组件用于在取样器外筒收回壳体内时，将已经发生断裂的岩层样品彻底截断，并随着取样器外筒的移动自动控制开口的启闭，起到避免目标岩层以外的岩层碎屑进入取样器内筒，造成样品的污染。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的整体爆炸结构示意图。

图3为本发明的局部结构示意图。

图4为本发明的内部结构示意图。

图5为图4中A处的局部放大图。

图6为图5中B处的局部放大图。

图7为图5中C处的局部放大图。

图中：1、支撑座；2、壳体；3、钻头；4、钻孔机构；401、液压缸；402、第一电机；5、岩芯取样机构；6、取样组件；601、第一螺杆；602、螺纹管；603、第二螺杆；604、螺母；605、取样器外筒；606、弯杆；607、取样器内筒；608、伸缩管；7、连接组件；701、转槽；702、连接杆；8、限位组件；801、限位块；802、限位槽；9、截断组件；901、转杆；902、切割刀；903、第一直齿轮；904、第二直齿轮；10、驱动机构；1001、第二电机；1002、第一锥形齿轮；1003、第二锥形齿轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

实施例1

为使得勘查装置能够在岩层内横向截取岩芯样品，提出实施例1；

请参阅图1-图7，包括支撑座1和壳体2，壳体2上转动设置有钻头3，壳体2上设置有钻孔机构4用于驱动钻头3；

壳体2内设置有若干个岩芯取样机构5，岩芯取样机构5包括取样组件6和连接组件7；

取样组件6包括第一螺杆601、螺纹管602、第二螺杆603、螺母604和取样器外筒605；

第一螺杆601转动设置于壳体2内，螺纹管602螺纹连接于第一螺杆601上，第二螺杆603通过连接组件7与螺纹管602连接，螺母604设置于壳体2内，且第二螺杆603螺纹连接于螺母604内，取样器外筒605设置于第二螺杆603上。

其中，支撑座1通过其支撑腿固定在地面上，钻头3转动安装在壳体2的下端，通过钻孔机构4可驱动钻头3一边下降一边旋转地向下钻进打出钻孔，到达取样目标地层后，通过四组岩芯取样机构5开始取样，四组岩芯取样机构5分别分布在壳体2内的前后左右方向。

以说明书附图3中位于左侧的一组岩芯取样机构5为例：

第一螺杆601转动安装在壳体2的内壁上，螺纹管602螺纹连接于第一螺杆601的表面，螺纹管602的左端通过连接组件7活动连接有第二螺杆603，第二螺杆603既可左右位移，自身也可发生转动，螺母604固定安装在壳体2的内壁上。

在对螺纹管602施加限位作用后，第一螺杆601转动时会带动螺纹管602向左移动，螺纹管602会带动第二螺杆603向左移动，由于螺母604是固定的，因此，第二螺杆603会一边向左移动，一边旋转。

此时，固定安装在第二螺杆603左端的取样器外筒605就会延伸出壳体2外并向左钻进完成岩芯取样。取样完成后，再通过第一螺杆601反向转动使得取样器外筒605向右移动收回壳体2内。再通过钻孔机构4带动壳体2向上移动回到地面，然后第一螺杆601再次转动使得取样器外筒605延伸出壳体2外，即可取下岩芯。

实施例2

为对取样器外筒605破开的岩层进行取样，并自动折断样品，方便截取，提出实施例2；

本实施例是在实施例1的基础上做出的改进说明，具体的，请参阅图3-图7，取样组件6还包括弯杆606和取样器内筒607，弯杆606设置于取样器外筒605内，取样器内筒607滑动设置于弯杆606上；

取样组件6还包括伸缩管608，伸缩管608的一端与取样器外筒605连接，伸缩管608的另一端与取样器内筒607连接。

其中，弯杆606安装在取样器内筒607的侧壁，岩层进入取样器内筒607后，会抵触到取样器内筒607的侧壁，将其向着壳体2内侧推动，从而使得取样器内筒607沿着弯杆606表面滑动，相对取样器外筒605发生偏转。取样器内筒607从跟取样器外筒605同心转动，转变为偏心转动，会产生剪切力令取样器内筒607内的岩层样品产生形变，发生断裂。

为避免破开的岩层碎屑错误进入取样器外筒605内，将其与取样器内筒607之间采用伸缩管608连接。

实施例3

为驱动钻头3向下钻进，提出实施例3；

本实施例是在实施例2的基础上做出的改进说明，具体的，请参阅图1-图4，钻孔机构4包括第一电机402和若干个液压缸401，若干个液压缸401均设置于支撑座1上，且若干个液压缸401的输出轴均与壳体2连接，第一电机402设置于壳体2内，第一电机402的输出轴与钻头3连接。

其中，液压缸401共设置有四个，以壳体2的上端中点为圆心等距分布，可以为壳体2和钻头3提供更强的上下移动驱动力，以及使得壳体2和钻头3的上下移动更加稳定。

实施例4

为完成螺纹管602和第二螺杆603之间的活动连接，提出实施例4；

本实施例是在实施例1的基础上做出的改进说明，具体的，请参阅图6，连接组件7包括转槽701和连接杆702，转槽701开设于螺纹管602上，连接杆702设置于第二螺杆603上，且连接杆702转动设置于转槽701内。

其中，转槽701开设在螺纹管602的左端，连接杆702固定在第二螺杆603的右端，连接杆702沿着转槽701内转动，在螺纹管602左右移动的过程中会带动连接杆702和第二螺杆603也左右移动，同时第二螺杆603自身又可自由转动。

实施例5

为对螺纹管602施加限位作用，使其只能在第一螺杆601的带动下作左右直线运动，提出实施例5；

本实施例是在实施例1的基础上做出的改进说明，具体的，请参阅图3-图5，岩芯取样机构5还包括限位组件8用于对螺纹管602进行限位，限位组件8包括两个限位块801和两个限位槽802，两个限位块801对称设置于螺纹管602上，两个限位槽802对称开设于壳体2内，且两个限位块801分别滑动设置于两个限位槽802内。

其中，限位块801固定安装在螺纹管602的表面，限位槽802开设在壳体2的内壁，通过限位块801沿着限位槽802内左右滑动，可以对螺纹管602起到限位和支撑的作用，使其只能作左右直线运动，不会出现偏离，并且移动更加稳定。

实施例6

为对已经发生断裂的岩层样品，进行彻底地折断，同时使得取样器外筒605在取样前后不会被目标地层以外的岩层碎屑污染，造成勘查结果出现偏差，提出实施例6；

本实施例是在实施例1的基础上做出的改进说明，具体的，请参阅图3-图5，岩芯取样机构5还包括截断组件9用于截断样品，截断组件9包括若干个转杆901和若干个切割刀902，若干个转杆901均转动设置于壳体2内，若干个切割刀902分别设置于若干个转杆901上；

截断组件9还包括第二直齿轮904和若干个第一直齿轮903，第二直齿轮904设置于第一螺杆601上，若干个第一直齿轮903分别设置于若干个转杆901上，且第二直齿轮904与若干个第一直齿轮903均啮合。

其中，转杆901共设置有四个，并沿着第一螺杆601的中点呈圆周排列并等距分布，四个转杆901均转动在壳体2的内壁，四个转杆901的表面均固定有切割刀902，四个切割刀902排列合并在一起，封堵住了壳体2表面的开口，并用于截断岩层样品。

四个转杆901的表面又均固定有第一直齿轮903，第一螺杆601的表面固定有第二直齿轮904，第二直齿轮904与四个第一直齿轮903均啮合。在第一螺杆601转动的过程中，第二直齿轮904会随之一起转动，进而带动四个第一直齿轮903转动，四个第一直齿轮903又会带动四个转杆901和四个切割刀902转动。

四个切割刀902同步转动即可打开壳体2的开口供取样器外筒605通过，而在第一螺杆601反向转动收回取样器外筒605时，四个切割刀902又会反向转动在取样器外筒605收回壳体2内后再次关闭壳体2的开口。

实施例7

为驱动四个第一螺杆601同步转动，完成对目标地层的多方位横向取样，提出实施例7；

本实施例是在实施例1的基础上做出的改进说明，具体的，请参阅图2-图4，壳体2内还设置有驱动机构10用于驱动若干个岩芯取样机构5，驱动机构10包括第二电机1001、第一锥形齿轮1002和若干个第二锥形齿轮1003，第二电机1001设置于壳体2内，第一锥形齿轮1002设置于第二电机1001上，若干个第二锥形齿轮1003分别设置于若干个第一螺杆601上，且第一锥形齿轮1002与若干个第二锥形齿轮1003均啮合。

其中，第二电机1001安装在壳体2的内壁，第一锥形齿轮1002安装在第一锥形齿轮1002的输出轴上，四个第一螺杆601的表面均固定有第二锥形齿轮1003，四个第二锥形齿轮1003均与第一锥形齿轮1002啮合。

通过第二电机1001运转可以带动四个第二锥形齿轮1003转动，进而带动四个第一螺杆601转动。

实施例8

为对装置进行操作，通过流程完成岩芯取样以达到矿产勘查的目的，提供一种勘查方法；

具体的，请参阅图1-图6，包括如下步骤：

S1、启动第一电机402和若干个液压缸401，带动钻头3向下钻进打出钻孔；

S2、钻孔完成后，停止第一电机402和若干个液压缸401的运转，并启动第二电机1001，通过第二电机1001驱动若干个取样器外筒605向外侧钻进完成取样；

S3、取样完成后，控制第二电机1001反向运转，令若干个取样器外筒605收回，然后控制若干个液压缸401运转将壳体2向上收回，再控制第二电机1001运转令若干个取样器外筒605延伸出壳体2外取下岩芯。

通过钻孔机构4和驱动机构10的配合完成岩芯取样流程。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种地质矿产勘查装置，其特征在于：包括支撑座(1)和壳体(2)，所述壳体(2)上转动设置有钻头(3)，所述壳体(2)上设置有钻孔机构(4)用于驱动所述钻头(3)；

所述壳体(2)内设置有若干个岩芯取样机构(5)，所述岩芯取样机构(5)包括取样组件(6)连接组件(7)；

所述取样组件(6)包括第一螺杆(601)、螺纹管(602)、第二螺杆(603)、螺母(604)、取样器外筒(605)、弯杆(606)、取样器内筒(607)和伸缩管(608)；

所述第一螺杆(601)转动设置于所述壳体(2)内，所述螺纹管(602)螺纹连接于所述第一螺杆(601)上，所述第二螺杆(603)通过所述连接组件(7)与所述螺纹管(602)连接，所述螺母(604)设置于所述壳体(2)内，且所述第二螺杆(603)螺纹连接于所述螺母(604)内，所述取样器外筒(605)设置于所述第二螺杆(603)上，所述弯杆(606)设置于所述取样器外筒(605)内，所述取样器内筒(607)滑动设置于所述弯杆(606)上，所述伸缩管(608)的一端与所述取样器外筒(605)连接，所述伸缩管(608)的另一端与所述取样器内筒(607)连接。

2.根据权利要求1所述的地质矿产勘查装置，其特征在于：所述钻孔机构(4)包括第一电机(402)和若干个液压缸(401)，若干个所述液压缸(401)均设置于所述支撑座(1)上，且若干个所述液压缸(401)的输出轴均与所述壳体(2)连接，所述第一电机(402)设置于所述壳体(2)内，所述第一电机(402)的输出轴与所述钻头(3)连接。

3.根据权利要求1或2所述的地质矿产勘查装置，其特征在于：所述连接组件(7)包括转槽(701)和连接杆(702)，所述转槽(701)开设于所述螺纹管(602)上，所述连接杆(702)设置于所述第二螺杆(603)上，且所述连接杆(702)转动设置于所述转槽(701)内。

4.根据权利要求1-3任一项所述的地质矿产勘查装置，其特征在于：所述岩芯取样机构(5)还包括限位组件(8)用于对所述螺纹管(602)进行限位，所述限位组件(8)包括两个限位块(801)和两个限位槽(802)，两个所述限位块(801)对称设置于所述螺纹管(602)上，两个所述限位槽(802)对称开设于所述壳体(2)内，且两个所述限位块(801)分别滑动设置于两个所述限位槽(802)内。

5.根据权利要求1-4任一项所述的地质矿产勘查装置，其特征在于：所述岩芯取样机构(5)还包括截断组件(9)用于截断样品，所述截断组件(9)包括若干个转杆(901)和若干个切割刀(902)，若干个所述转杆(901)均转动设置于所述壳体(2)内，若干个所述切割刀(902)分别设置于若干个所述转杆(901)上。

6.根据权利要求7所述的地质矿产勘查装置，其特征在于：所述截断组件(9)还包括第二直齿轮(904)和若干个第一直齿轮(903)，所述第二直齿轮(904)设置于所述第一螺杆(601)上，若干个所述第一直齿轮(903)分别设置于若干个所述转杆(901)上，且所述第二直齿轮(904)与若干个所述第一直齿轮(903)均啮合。

7.根据权利要求1所述的地质矿产勘查装置，其特征在于：所述壳体(2)内还设置有驱动机构(10)用于驱动若干个所述岩芯取样机构(5)，所述驱动机构(10)包括第二电机(1001)、第一锥形齿轮(1002)和若干个第二锥形齿轮(1003)，所述第二电机(1001)设置于所述壳体(2)内，所述第一锥形齿轮(1002)设置于所述第二电机(1001)上，若干个所述第二锥形齿轮(1003)分别设置于若干个所述第一螺杆(601)上，且所述第一锥形齿轮(1002)与若干个所述第二锥形齿轮(1003)均啮合。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的地质矿产勘查装置的勘查方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、启动第一电机(402)和若干个液压缸(401)，带动钻头(3)向下钻进打出钻孔；

S2、钻孔完成后，停止第一电机(402)和若干个液压缸(401)的运转，并启动第二电机(1001)，通过第二电机(1001)驱动若干个取样器外筒(605)向外侧钻进完成取样；

S3、取样完成后，控制第二电机(1001)反向运转，令若干个取样器外筒(605)收回，然后控制若干个液压缸(401)运转将壳体(2)向上收回，再控制第二电机(1001)运转令若干个取样器外筒(605)延伸出壳体(2)外取下岩芯。

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