CN115077485A - 一种用于地质勘测的方位勘测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地质勘探技术领域，本发明公开了一种用于地质勘测的方位勘测装置，包括钻探支座、定位中心盘、标记环、方位环、延伸连接机构、转动环、收卷机构，所述钻探支座与所述定位中心盘组成勘测平台，所述定位中心盘与所述标记环、所述方位环组成反应平台，所述延伸连接机构、所述转动环、所述收卷机构组成执行连接组件；利用延伸连接机构将取样钻头的顶部与方位环连接，此时取样钻头在深入时，钻头与方位环发生相对位移，此时延伸连接机构受到延伸影响后，产生弹力，当取样钻头发生倾斜时，此时取样钻头的各个点位与方位环的间距发生变化，此变化受到弹力影响后，使方位环会随着取样钻头的偏移发生偏移，对下方钻头的倾斜情况进行表现。

Description

一种用于地质勘测的方位勘测装置

技术领域

本发明涉及地质勘探技术领域，具体是一种用于地质勘测的方位勘测装置。

背景技术

地质勘测时，常常会在地面上钻孔，获取地面土壤层、岩石层样品，而土壤层、岩石层的类型与地质相关，在地质勘测前，往往会通过精密仪器设备确定地下的一些特征区，确定这些特征区的方位，在该特征区周围进行采样，用以获取该特征区的地下结构情况，但是在采样时，往往只是单纯的通过深度获取与特征区的间距，在根据间距判断该深度采集样本与特征区的关系，但是在进行钻孔时，受到深度影响，需要继续安装钻杆，通过钻杆的增加，使钻头的深度增加，但是受到多个连接结构以及地貌的影响，会出现取样钻头倾斜的情况，此时如果通过深度检测获得的土样与特征区的间距方位会出现较大的误差，而取样钻头往往位于孔体的最深处，难以判断取样钻头的方位情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于地质勘测的方位勘测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于地质勘测的方位勘测装置，包括钻探支座、定位中心盘、标记环、方位环、延伸连接机构、转动环、收卷机构，所述钻探支座通过抬升斜杆与所述定位中心盘固定连接，所述钻探支座与所述定位中心盘组成勘测平台，钻杆穿过所述定位中心盘、所述钻探支座深入钻孔内部，所述定位中心盘与所述标记环、所述方位环组成反应平台，所述定位中心盘通过若干个环形分布的拉伸机构与所述标记环连接，所述拉伸机构的输出端固定连接在所述标记环的顶面，所述方位环滑动连接在所述标记环的外部，所述延伸连接机构、所述转动环、所述收卷机构组成执行连接组件，所述延伸连接机构收卷在所述收卷机构的表面，所述收卷机构的数量具有若干个，所述收卷机构环形分布在所述钻探支座的顶面，所述延伸连接机构穿过所述定位中心盘、所述方位环与所述转动环固定连接，所述方位环与所述延伸连接机构可拆卸连接，所述转动环转动连接在取样钻头的顶面。

作为本发明再进一步的方案：所述方位环的检测面上转动连接有强化标识环，所述强化标识环的外周侧固定连接有配重块，所述强化标识环的内周侧固定连接有与所述配重块相对应的倾斜标记锥，所述强化标识环内周侧固定连接有水平标记锥，所述水平标记锥与所述倾斜标记锥尖端相对应。

作为本发明再进一步的方案：所述强化标识环外壁固定连接有水平标记区和倾斜标记区，所述水平标记区位于所述方位环的所述检测面的上方，所述倾斜标记区位于所述方位环的所述检测面的下方。

作为本发明再进一步的方案：所述定位中心盘的中心开设有用于对钻杆让位的中心孔，所述定位中心盘的表面开设有若干个环形分布的导向槽，所述方位环的表面开设有若干个环形分布的锁止槽，所述锁止槽与所述导向槽竖直方向相对应。

作为本发明再进一步的方案：所述延伸连接机构由若干个锁止环组成，相邻的两个所述锁止环之间通过弹力绳弹性连接，所述锁止槽内滑动连接有与所述锁止环插接配合的锁止销，所述延伸连接机构与所述方位环通过所述锁止销可拆卸连接。

作为本发明再进一步的方案：所述锁止槽一侧开设有收纳孔，所述锁止槽内壁另一侧开设有与所述锁止销配合的定位孔，所述锁止销通过防脱块滑动连接在所述收纳孔的内部，所述收纳孔的末端固定连接有磁吸单元，所述磁吸单元与所述防脱块磁性连接，所述防脱块与所述磁吸单元之间设置有复位弹簧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、利用延伸连接机构将取样钻头的顶部与方位环连接，此时取样钻头在深入时，钻头与方位环发生相对位移，此时延伸连接机构受到延伸影响后，产生弹力，当取样钻头发生倾斜时，此时取样钻头的各个点位与方位环的间距发生变化，此变化受到弹力影响后，使方位环会随着取样钻头的偏移发生偏移，使方位环与标记环之间的发生转动，进而可以对下方钻头的倾斜情况进行表现。

2、此时随着方位环与标记环发生相对转动后，由于强化标识环的一侧设置配重块，那么此时配重块则会受到重力影响带动强化标识环进行旋转，直至配重块位于方位环的最低点停止，此时方位环的最低点能够对钻头的倾斜角度进行表现，由于标记环不会发生变化，那么此时倾斜标记锥指示在倾斜标记区上的位置能够表现出倾斜的角度，而此时位于倾斜标记锥对立端的水平标记锥则位于上方，此时水平标记锥指示的水平标记区位置则为钻头的倾斜方向，为后续的修正提供准确的倾斜数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种用于地质勘测的方位勘测装置的示意图；

图2为一种用于地质勘测的方位勘测装置中定位中心盘、标记环、方位环、延伸连接机构、转动环的配合示意图；

图3为图2中对延伸连接机构进行复位的示意图；

图4为一种用于地质勘测的方位勘测装置中取样钻头倾斜的反应示意图；

图5为一种用于地质勘测的方位勘测装置中标记环与方位环的立体示意图；

图6为一种用于地质勘测的方位勘测装置中标记环与方位环的另一个视角的立体示意图；

图7为一种用于地质勘测的方位勘测装置中方位环的俯视剖面示意图；

图8为一种用于地质勘测的方位勘测装置中标记环、方位环和强化标识环的主视剖面示意图；

图9为一种用于地质勘测的方位勘测装置中定位中心盘、标记环、方位环和强化标识环的立体示意图；

图10为一种用于地质勘测的方位勘测装置中定位中心盘、标记环、方位环和强化标识环的主视倾斜示意图；

图11为一种用于地质勘测的方位勘测装置中延伸连接机构的避让示意图；

图中：100、检测面；1、钻探支座；11、抬升斜杆；2、定位中心盘；21、拉伸机构；22、导向槽；23、中心孔；3、标记环；31、水平标记区；32、倾斜标记区；4、方位环；41、锁止槽；411、定位孔；42、锁止销；421、防脱块；43、收纳孔；44、复位弹簧；45、磁吸单元；5、延伸连接机构；51、锁止环；52、弹力绳；6、转动环；7、收卷机构；8、强化标识环；81、配重块；82、倾斜标记锥；83、水平标记锥。

具体实施方式

请参阅图1-图11，本发明的组成

包括钻探支座1、定位中心盘2、标记环3、方位环4、延伸连接机构5、转动环6、收卷机构7，钻探支座1通过抬升斜杆11与定位中心盘2固定连接，钻探支座1与定位中心盘2组成勘测平台，钻杆穿过定位中心盘2、钻探支座1深入钻孔内部，定位中心盘2与标记环3、方位环4组成反应平台，定位中心盘2通过若干个环形分布的拉伸机构21与标记环3连接，拉伸机构21的输出端固定连接在标记环3的顶面，方位环4滑动连接在标记环3的外部，延伸连接机构5、转动环6、收卷机构7组成执行连接组件，延伸连接机构5收卷在收卷机构7的表面，收卷机构7的数量具有若干个，收卷机构7环形分布在钻探支座1的顶面，延伸连接机构5穿过定位中心盘2、方位环4与转动环6固定连接，方位环4与延伸连接机构5可拆卸连接，转动环6转动连接在取样钻头的顶面，定位中心盘2的中心开设有用于对钻杆让位的中心孔23，定位中心盘2的表面开设有若干个环形分布的导向槽22，方位环4的表面开设有若干个环形分布的锁止槽41，锁止槽41与导向槽22竖直方向相对应。

勘测平台

由钻探支座1、定位中心盘2、抬升斜杆11组成，钻探支座1建立在勘测面上，钻探支座1固定在地面上，由于钻探支座1的表面积较大，此时在钻探支座1上安装钻探支架以及其他结构时，可以降低对地面的压强，避免地面出现凹陷的情况，此时通过抬升斜杆11将定位中心盘2的高度进行延伸，定位中心盘2对后续的标记环3起到支撑作用，通过定位中心盘2将标记环3的高度进行抬升，可以使钻头在抬升时，不会对钻头造成干涉，而此时定位中心盘2表面开设有导向槽22和中心孔23，中心孔23位于中心处，主要为了与钻杆相对应，使钻杆可以穿过中心孔23，不影响钻杆的正常工作，中心孔23主要为了配合延伸连接机构5进行使用。

反应平台

设置在钻探支座1与定位中心盘2之间，主要为了对取样钻头的方向在上方通过方位环4与标记环3之间的角度变化进行反应，进而使上方人员可以获知下方钻头的方位情况；

拉伸机构21的输出端与标记环3固定连接，拉伸机构21又固定在定位中心盘2的底部，此时定位中心盘2与标记环3之间通过拉伸机构21的伸缩实现相对滑动，拉伸机构21可以采用电动伸缩杆，其主要目的为了调节定位中心盘2与标记环3的间距，对标记环3与转动环6之间的延伸连接机构5施加进一步的拉力；

标记环3的形状为圆环形，通过图8可以看出，标记环3的外周侧为圆弧形，此时方位环4的内壁与标记环3的外周侧形状相匹配，进而使方位环4与标记环3的转动方向多样化；

执行连接组件

由于反应平台与钻头之间需要通过执行连接组件进行执行，才能使反应平台上的方位环4发生反应；收卷机构7安装在钻探支座1的表面，以定位中心盘2的圆心为中心呈环形分布，此时收卷机构7由刹车电机和收卷辊组成，延伸连接机构5收卷在收卷辊上，由于钻杆的不断增加，使延伸连接机构5的长度也需要随之增加，此时通过收卷机构7对延伸连接机构5的长度进行二次释放，从而能够满足多种深度的钻探需求，更加符合勘测作业；

延伸连接机构5通过定位中心盘2变向，使延伸连接机构5位于方位环4的顶部处于竖直，延伸连接机构5穿过方位环4向孔内延伸，此时转动环6转动在取样钻头的顶部，转动环6为圆环形，因此不会对钻杆产生影响，此时将通过锁止销42将锁止环51固定连接在锁止槽41的内部，此时转动环6与方位环4之间的延伸连接机构5被锁止，随着转动环6的探测深入，此时延伸连接机构5受到位移作用，弹力绳52发生弹性形变，使钻头钻入一定深度后，停止，此时如果转动环6为水平态，此时转动环6上的各个位置的延伸连接机构5拉力一致，此时方位环4保持水平态，一旦转动环6出现倾斜，此时转动环6的各点位拉力不平衡，此时方位环4受到延伸连接机构5的拉力影响发生倾斜，此时方位环4的反应位置与转动环6的反应位置相同，进而使方位环4在标记环3发生转动，从而使操作人员可以在上方观察钻头的倾斜情况，从而即使对钻头情况进行调整。

参照图11，孔体变向避让转动环6的直径小于取样钻头的直径，使延伸连接机构5与取样钻头边缘具有一定余量空间，由于取样钻头在进行取样时，延伸连接机构5与取样钻头的边缘具有余量，因此取样钻头倾斜时，此时孔体内部发生变化，此时孔道变化拐角在一定的角度内并不会对延伸连接机构5造成影响，此时避免延伸连接机构5受到土壤内壁的影响导致方位环4显示不准确，将钻孔过程多次停止检测，在发现倾斜问题后做出干预，因此不会出现斜度过大的情况，从而保证方位环4检测的准确性。

请参阅图1-图11，本发明的使用流程

初次使用

定位中心盘2通过抬升斜杆11将高度进行抬升，钻杆穿过定位中心盘2向下方深入，钻头与定位中心盘2固定连接，此时首先将收卷机构7上的延伸连接机构5穿过导向槽22、锁止槽41后与转动环6固定连接，由于固定连接的方式多样，可以采用安全扣与锁止环51连接，或者在转动环6顶部设置螺杆夹板对弹力绳52夹持均可，在此不再赘述，此时对磁吸单元45充电，使磁吸单元45具有磁性，防脱块421受到磁吸单元45的磁力影响向收纳孔43内运动，复位弹簧44发生弹性形变，此时锁止槽41内部处于连通状态，由于初次钻孔时，钻头位于地表上方，通过人员观测、测量即可观察钻头是否发生倾斜，此时反应平台处于未使用状态，此时收卷机构7随着钻头的深度下降对延伸连接机构5进行释放，使定位中心盘2下方的延伸连接机构5长度增加；

钻头方位勘测

延伸连接机构5由若干个锁止环51组成，相邻的两个锁止环51之间通过弹力绳52弹性连接，锁止槽41内滑动连接有与锁止环51插接配合的锁止销42，延伸连接机构5与方位环4通过锁止销42可拆卸连接，锁止槽41一侧开设有收纳孔43，锁止槽41内壁另一侧开设有与锁止销42配合的定位孔411，锁止销42通过防脱块421滑动连接在收纳孔43的内部，收纳孔43的末端固定连接有磁吸单元45，磁吸单元45与防脱块421磁性连接，防脱块421与磁吸单元45之间设置有复位弹簧44；当钻头进入孔体内部，无法观察钻头倾斜情况时，此时启动反应平台，首先将方位环4调节至水平，在锁止环51上设置长度标记，使位于同一个方位环4内部锁止环51为同一长度，此时通过对磁吸单元45断电，使复位弹簧44复位，使锁止销42从收纳孔43内推出，受到防脱块421的限位以及与定位孔411配合，使锁止销42横在锁止槽41的内部，此时锁止销42与锁止环51实现锁止，进而使方位环4与转动环6之间的延伸连接机构5的长度不会增加，由于在钻头方位无法判断的情况下，需要首先对钻头的情况进行遇检测，此时由于方位环4和转动环6之间的长度未发生改变，不具有弹力，此时的连接不具有准确性，因此通过拉伸机构21将标记环3向上方拉伸，此时方位环4与转动环6发生相对位移，使方位环4与转动环6之间的延伸连接机构5发生弹性形变，如果转动环6为水平状态，此时方位环4上的延伸连接机构5安装点与转动环6上的延伸连接机构5安装点间距一致，方位环4上个点的拉力一致，从而使方位环4保持水平态，如果转动环6倾斜，此时方位环4受到拉力影响必然发生倾斜，此时可以对钻头的水平情况进行第一步检测，在发现问题后及时处理。

预检测调节

由于钻头与转动环6虽然是转动连接，此时转动环6也存在转动摩擦的情况，因此在钻头高速转动时，容易造成方位环4与转动环6之间的延伸连接机构5出现微量的扭转，因此通过方位环4的抬升作用，使拉力增加，进而使下方的转动环6或者上方的方位环4受到扭着延伸连接机构5的影响发生转动，使方位环4与转动环6对应的延伸连接机构5处于竖直状态再进行表现。

钻探方位检测

此时预检测后，通过拉伸机构21带动标记环3复位，此时方位环4与转动环6之间的延伸连接机构5不具有弹力，此时开始工作，钻头高速转动向下运动，弹力绳52发生拉伸作用，使延伸连接机构5的长度增加，此时进行停止，通过拉伸机构21进行继续拉伸将方位环4与转动环6上的延伸连接机构5进行对正后，通过拉伸机构21释放至原位，观察方位环4的变化。

倾斜方位强化表现

方位环4的检测面100上转动连接有强化标识环8，强化标识环8的外周侧固定连接有配重块81，强化标识环8的内周侧固定连接有与配重块81相对应的倾斜标记锥82，强化标识环8内周侧固定连接有水平标记锥83，水平标记锥83与倾斜标记锥82尖端相对应，强化标识环8外壁固定连接有水平标记区31和倾斜标记区32，水平标记区31位于方位环4的检测面100的上方，倾斜标记区32位于方位环4的检测面100的下方。

此时随着方位环4与标记环3发生相对转动后，由于强化标识环8的一侧设置配重块81，那么此时配重块81则会受到重力影响带动强化标识环8进行旋转，直至配重块81位于方位环4的最低点停止，此时方位环4的最低点能够对钻头的倾斜角度进行表现，由于标记环3不会发生变化，那么此时倾斜标记锥82指示在倾斜标记区32上的位置能够表现出倾斜的角度，而此时位于倾斜标记锥82对立端的水平标记锥83则位于上方，此时水平标记锥83指示的水平标记区31位置则为钻头的倾斜方向。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于地质勘测的方位勘测装置，其特征在于：包括钻探支座（1）、定位中心盘（2）、标记环（3）、方位环（4）、延伸连接机构（5）、转动环（6）、收卷机构（7）；

所述钻探支座（1）通过抬升斜杆（11）与所述定位中心盘（2）固定连接，所述钻探支座（1）与所述定位中心盘（2）组成勘测平台，钻杆穿过所述定位中心盘（2）、所述钻探支座（1）深入钻孔内部；

所述定位中心盘（2）与所述标记环（3）、所述方位环（4）组成反应平台，所述定位中心盘（2）通过若干个环形分布的拉伸机构（21）与所述标记环（3）连接，所述拉伸机构（21）的输出端固定连接在所述标记环（3）的顶面，所述方位环（4）滑动连接在所述标记环（3）的外部；

所述延伸连接机构（5）、所述转动环（6）、所述收卷机构（7）组成执行连接组件，所述延伸连接机构（5）收卷在所述收卷机构（7）的表面，所述收卷机构（7）的数量具有若干个，所述收卷机构（7）环形分布在所述钻探支座（1）的顶面，所述延伸连接机构（5）穿过所述定位中心盘（2）、所述方位环（4）与所述转动环（6）固定连接，所述方位环（4）与所述延伸连接机构（5）可拆卸连接，所述转动环（6）转动连接在取样钻头的顶面。

2.根据权利要求1所述的一种用于地质勘测的方位勘测装置，其特征在于：所述方位环（4）的检测面（100）上转动连接有强化标识环（8），所述强化标识环（8）的外周侧固定连接有配重块（81），所述强化标识环（8）的内周侧固定连接有与所述配重块（81）相对应的倾斜标记锥（82），所述强化标识环（8）内周侧固定连接有水平标记锥（83），所述水平标记锥（83）与所述倾斜标记锥（82）尖端相对应。

3.根据权利要求2所述的一种用于地质勘测的方位勘测装置，其特征在于：所述强化标识环（8）外壁固定连接有水平标记区（31）和倾斜标记区（32），所述水平标记区（31）位于所述方位环（4）的所述检测面（100）的上方，所述倾斜标记区（32）位于所述方位环（4）的所述检测面（100）的下方。

4.根据权利要求1所述的一种用于地质勘测的方位勘测装置，其特征在于：所述定位中心盘（2）的中心开设有用于对钻杆让位的中心孔（23），所述定位中心盘（2）的表面开设有若干个环形分布的导向槽（22），所述方位环（4）的表面开设有若干个环形分布的锁止槽（41），所述锁止槽（41）与所述导向槽（22）竖直方向相对应。

5.根据权利要求4所述的一种用于地质勘测的方位勘测装置，其特征在于：所述延伸连接机构（5）由若干个锁止环（51）组成，相邻的两个所述锁止环（51）之间通过弹力绳（52）弹性连接，所述锁止槽（41）内滑动连接有与所述锁止环（51）插接配合的锁止销（42），所述延伸连接机构（5）与所述方位环（4）通过所述锁止销（42）可拆卸连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于地质勘测的方位勘测装置，其特征在于：所述锁止槽（41）一侧开设有收纳孔（43），所述锁止槽（41）内壁另一侧开设有与所述锁止销（42）配合的定位孔（411），所述锁止销（42）通过防脱块（421）滑动连接在所述收纳孔（43）的内部，所述收纳孔（43）的末端固定连接有磁吸单元（45），所述磁吸单元（45）与所述防脱块（421）磁性连接，所述防脱块（421）与所述磁吸单元（45）之间设置有复位弹簧（44）。

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