CN115788325A - 一种过采空区地质勘探用煤下铝矿钻探装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过采空区地质勘探用煤下铝矿钻探装置，包括取样管，取样管的顶端端面向外延伸形成外接管，且取样管的底端端面向外延伸形成内接管，所述内接管处螺纹连接有钻头；所述钻头内转动设置有夹紧组件，且钻头与取样管之间连接有牵引组件，随着钻头与取样管的分离，所述牵引组件促使夹紧组件不断收缩，从而对取样的岩心样本夹紧并通过向外旋出的钻头将样本拔出；通过牵引组件使得夹紧组件不断收缩，从而对取样的岩心进行夹紧，由于钻头与取样管螺纹连接，且夹紧组件与钻头转动配合，使得旋下钻头的过程中，可以通过夹紧组件不断地将取样管底端的矿石向外拔出，从而便于后期对取样的整根岩心拔出。

Description

一种过采空区地质勘探用煤下铝矿钻探装置

技术领域

本发明涉及钻探装置技术领域，特别涉及一种过采空区地质勘探用煤下铝矿钻探装置。

背景技术

我国的煤系地层下铝土矿资源储量极大，如河南省和山西省就拥有丰富的煤下铝资源，如何开发利用煤下铝资源，对于提高资源综合利用率、支撑铝工业高质量发展、保障国家能源资源安全具有重要意义。

中国发明专利CN110685599A公开了一种地质勘探用钻探装置，钻探装置包括支撑装置，所述支撑装置包括支撑板，支撑板的一端设有对称分布的第一连接件，另一端设有方形孔，支撑板上设有对称分布的支撑板，支撑板上设有第一贯穿孔，支撑板上设有第一支撑块，第一支撑块上设有方形滑孔。本发明钻探装置通过外接拖动设备与拖动连接件配合对钻探装置进行转移，卷扬机的钢丝绳绕过滚动轮对需要安装的延伸管和卡合管进行吊装，通过第一卡合口和第二卡合口分布与卡槽配合，通过第二电机驱动连接装置转动，实现对延伸管和卡合管的安装与拆卸，降低工作人员的劳动强度：通过卡合块对石柱进行卡合，将石柱从勘探孔内取出，确保石柱的完整性，方便后期的研究准确性。

上述装置通过设置的卡合块来阻止石柱滑出卡合管，但是实际使用过程中，在卡合管逐渐停止下降的过程中，延伸至钻头内的石柱由于与钻头以及卡合管内壁之间的摩擦时间较短，导致石柱与钻头以及卡合管之间的阻力较大，从而不利于后期的分离，而上述装置采用的卡合块进一步加大了石柱与卡合管之间的摩擦力，导致后期取出石柱的过程较为困难。

因此，有必要提供一种过采空区地质勘探用煤下铝矿钻探装置解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种过采空区地质勘探用煤下铝矿钻探装置，以解决上述背景技术中提出的现有杂质通过设置的卡合块对阻止石柱滑出卡合管，但是实际使用过程中，延伸至钻头内的石柱由于与钻头以及卡合管内壁之间的接触时间较短，导致石柱与钻头以及卡合管之间的阻力较大，从而不利于后期的分离，而采用的卡合块进一步加大了石柱与卡合管之间的摩擦力，导致后期取出石柱的过程较为困难的问题。

基于上述思路，本发明提供如下技术方案：包括取样管，取样管的顶端端面向外延伸形成外接管，且取样管的底端端面向外延伸形成内接管，所述内接管处螺纹连接有钻头；

所述钻头内转动设置有夹紧组件，且钻头与取样管之间连接有牵引组件，随着钻头与取样管的分离，所述牵引组件促使夹紧组件不断收缩，从而对取样的岩心样本夹紧并通过向外旋出的钻头将样本拔出。

作为本发明进一步的方案：所述夹紧组件包括压板，所述钻头的内壁上开设有环形凹槽，所述压板活动设置于此环形凹槽内，所述压板设置为弧状且两压板端面之间设置有间隙，所述压板的顶面向外延伸形成弧形凸起，且弧形凸起的顶部固定设置有定位板，所述内接管内壁上开设有与定位板相配合的定位槽。

作为本发明进一步的方案：所述牵引组件包括设置于压板外侧的拉绳，所述钻头内部开设有供拉绳穿入的绳槽，且绳槽的底端延伸至钻头的内壁处并设置为导向孔，两侧压板外围的拉绳在导向孔处合成一股后通过导向孔进入至绳槽内部，所述钻头顶部一体成型有连接管，所述连接管的顶部端面上设置有限位块，所述取样管位于内接管处的端面上开设有限位槽，所述限位槽内部前后两侧壁上均固定设置有限位条，所述限位槽的一端形成供限位块进入的导入槽口，所述限位槽的另一端为供限位块移出的导出槽口，所述导出槽口倾斜设置，所述限位块的外侧面上固定连接有导向柱，所述连接管内部顶端开设有与导向柱滑动配合的盲孔，所述盲孔内部顶端固定连接有挡环，所述导向柱穿过挡环并与挡环滑动连接，所述导向柱的外侧底端固定套设有固定环，所述盲孔内位于固定环的底端设置有第一弹簧，所述拉绳置于绳槽内的一端向上延伸至盲孔内并与导向柱的底端端面固定连接。

作为本发明进一步的方案：所述拉绳的外侧固定套设有多个卡块，所述卡块滑动设置于绳槽内部，所述连接管上滑动设置有与卡块相配合的卡条，所述卡条一端底部设置为斜面并延伸至绳槽内部。

作为本发明进一步的方案：所述连接管上开设有与绳槽相连通的卡槽，所述卡条滑动设置于卡槽内，所述连接管上设置有调节螺栓，调节螺栓延伸至连接管内并与其螺纹配合，所述调节螺栓的一端开设有与卡条滑动配合的安装槽，且安装槽内部设置有第二弹簧。

作为本发明进一步的方案：所述内接管的内径与取样管的直径相等并且均小于外接管的内径，且内接管与外接管螺纹配合。

作为本发明进一步的方案：所述限位槽为弧状，且限位槽的圆心与取样管的轴线相重合。

作为本发明进一步的方案：所述连接管顶部端面上设置有与卡块相配合的圆孔。

作为本发明进一步的方案：两侧压板相对的端面上均固定连接有条形的密封垫，所述密封垫由橡胶材料制成。

作为本发明进一步的方案：所述安装槽内部端面处设置有卡环，所述卡条靠近调节螺栓的一端固定连接有圆盘。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：当取样完成之后，通过丝杆将取样管移出，工人通过扳手将钻头旋转拧下，而随着钻头与取样管的分离，通过牵引组件使得夹紧组件不断收缩，从而对取样的岩心进行夹紧，由于钻头与取样管螺纹连接，且夹紧组件与钻头转动配合，使得旋下钻头的过程中，可以通过夹紧组件不断地将取样管底端的矿石向外拔出，从而便于后期对取样的整根岩心拔出，一方面能够最大限度保证样本的完成性，另一方面，通过将取样管底端的矿石带出，有利于快速将取样管内的其余矿石导出，提高了作业效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的取样管与钻头连接结构示意图；

图3是本发明的内接管结构示意图；

图4是本发明的钻头结构示意图；

图5是本发明的压板结构示意图；

图6是本发明的拉绳结构示意图；

图7是本发明的钻头与内接管剖视图；

图8是本发明图7的A处放大结构示意图；

图9是本发明图8的B处放大结构示意图；

图10是本发明的密封垫结构示意图；

图11是本发明的卡条与调节螺栓结构示意图；

图12是本发明的限位槽结构示意图；

图13是本发明的环形凹槽与导向孔结构示意图；

图14是本发明的连接轴与驱动轴结构示意图。

图中：1、底板；2、滑板；3、丝杆；4、支架；5、固定框；6、支撑板；7、取样管；8、钻头；9、外接管；10、内接管；11、限位块；12、拉绳；13、调节螺栓；14、限位槽；15、定位槽；16、限位条；17、导出槽口；18、压板；19、定位板；20、弧形凸起；21、环形凹槽；22、圆孔；23、挡环；24、固定环；25、第一弹簧；26、卡条；27、卡块；28、密封垫；29、导入槽口；30、驱动轴；31、连接轴；32、导向孔；33、连接管；34、导向柱；35、第二弹簧。

具体实施方式

如图1-2所示，一种过采空区地质勘探用煤下铝矿钻探装置，包括底板1以及固定于底板1顶部一侧的支架4，支架4内侧设置有用于取样的取样管7，取样管7的底端连接有用于钻探的钻头8，实际使用时，为了驱动取样管7上下移动，在支架4内侧滑动设置有滑板2以及与滑板2螺纹配合的丝杆3，具体地，在支架4内部两侧壁上均开设有滑槽，而滑板2的两侧均向外突出形成与滑槽滑动配合的滑块，使得滑板2能够相对于支架4上下滑动，而丝杆3则设置于滑板2两侧并穿过滑板2与其螺纹连接，当转动丝杆3时可以带动滑板2沿着滑槽上下滑动。

进一步地，在滑板2的上方设置有用于对第一电机进行支撑的支撑板6，第一电机的输出端连接有转轴，且转轴穿过支撑板6并与支撑板6转动配合，所述取样管7穿过滑板2上预设的通孔并通过万向节与转轴传动连接，以此来带动取样管7转动，使得取样管7插入至地表内对铝矿进行钻探。

为了对多个取样管7进行连接，所述取样管7的顶端端面向外延伸形成外接管9，且取样管7的底端端面向外延伸形成内接管10，所述内接管10的内径与取样管7的直径相等并且均小于外接管9的内径，且内接管10与外接管9螺纹啮合，实际使用时，当需要将两根取样管7进行连接以增加其取样的深度时，可以件一根取样管7的内接管10旋入至另一根取样管7的外接管9中，以此来将两根取样管7进行对接，而钻头8的顶端端面则向外延伸一体成型有与内接管10相配合的连接管33，为了便于钻头8的安装与拆卸，所述连接管33与内接管10为螺纹连接。

如图2-9、11-13所示，实际使用过程中，随着取样管7不断地旋转下降，地表内的矿石会逐渐被钻头8切割并导入至取样管7内，率先进入至取样管7内的矿石会不断地与取样管7的内壁摩擦，从而导致其与取样管7之间存在一定的缝隙，导致其后期便于与取样管7分离，但是在取样管7停止旋转下降的过程中，延伸至钻头8内的矿石由于与钻头8以及取样管7内壁之间的接触时间较短，受摩擦时间短，导致矿石与钻头8以及取样管7之间的阻力较大，导致后期分离出此部分的矿石尤为费力，而当钻头8处的矿石能够顺利分离出取样管7时，置于取样管7内的其余矿石则能够轻松取出。

因此，本方案为了解决上述问题，在钻头8内转动设置有夹紧组件，且钻头8与取样管7之间连接有牵引组件，当取样完成之后，通过丝杆3将取样管7移出，工人通过扳手将钻头8旋转拧下，而随着钻头8与取样管7的分离，通过牵引组件使得夹紧组件不断收缩，从而对取样的岩心进行夹紧，由于钻头8与取样管7螺纹连接，且夹紧组件与钻头8转动配合，使得旋下钻头8的过程中，可以通过夹紧组件不断地将取样管7底端的矿石向外拔出，从而便于后期对取样的整根岩心拔出，一方面能够最大限度保证样本的完成性，另一方面，通过将取样管7底端的矿石带出，有利于快速将取样管7内的其余矿石导出，提高了作业效率。

具体地，上述夹紧组件包括设置于钻头8内腔中的压板18，压板18设置为弧状，所述钻头8的内壁上开设有环形凹槽21，而压板18则活动设置于此环形凹槽21内，此外，为了避免压板18与钻头8脱离，所述压板18的弧度略小于π，使得两压板18端面之间具有一定的间隙，通过此结构一方面使得压板18能够卡合于环形凹槽21内，另一方面也使得两压板18能够相对于钻头8相对移动，压板18的顶面上向外延伸形成一弧形凸起20，且弧形凸起20的顶部固定设置有定位板19，定位板19、弧形凸起20与压板18的内侧面相平齐，所述内接管10内壁上开设有与定位板19相配合的定位槽15，从而便于压板18与取样管7的对接，实际安装时，当压板18置于环形凹槽21内时，弧形凸起20置于环形凹槽21的外侧且与内接管10的端面相接触，此时定位板19能够插入至定位槽15内。

所述牵引组件包括设置于压板18外侧的拉绳12，位于压板18外侧的拉绳12向着压板18端面处延伸并且从此处插入至钻头8内部，具体地，钻头8内部开设有供拉绳12穿入的绳槽，且绳槽的底端置于钻头8的内壁处并记为导向孔32，两侧压板18外围的拉绳12在导向孔32处合成一股后通过此导向孔32进入至绳槽内部，并且沿着绳槽向上延伸，所述拉绳12与钻头8以及连接管33滑动配合。

进一步地，在连接管33的顶部端面上设置有球状的限位块11，所述连接管33顶部端面上设置有与卡块27相配合的圆孔22，以便于限位块11收纳至圆孔22内部而使得钻头8与取样管7位于内接管10处的端面相接触并抵紧，而取样管7位于内接管10处的端面上开设有限位槽14，限位槽14为弧状，且其圆心与取样管7的轴线相重合，在限位槽14内部前后两侧壁上均固定设置有限位条16，限位条16的两端并不与限位槽14的端面接触，使得限位槽14的一端形成供限位块11进入的导入槽口29，而限位槽14的另一端则为供限位块11移出的导出槽口17，且导出槽口17向下倾斜设置，便于限位块11从限位槽14内移出。

更进一步地，在限位块11的外侧面上固定连接有竖直布置的导向柱34，连接管33内部顶端开设有与导向柱34滑动配合的盲孔，所述盲孔内部顶端固定连接有挡环23，使得导向柱34穿过挡环23并与挡环23滑动连接，而为了避免限位柱与钻头8脱离，在导向柱34的外侧底端固定套设有固定环24，所述盲孔内位于固定环24的底端设置有第一弹簧25，而拉绳12置于绳槽内一端则向上延伸至盲孔内与导向柱34的底端端面固定连接。

实际操作时，为了对拉绳12进行限位，在拉绳12的外侧固定套设有多个卡块27，卡块27滑动设置于绳槽内部，而连接管33上滑动设置有与卡块27相配合的卡条26，卡条26的底部为向上倾斜的斜面，且其顶部为平面设置，所述卡条26一端延伸至绳槽内。

实际安装过程中，将钻头8套设于内接管10的外侧，转动钻头8使其逐渐向上移动与内接管10相啮合，在转动钻头8的过程中，工作人员需要确保压板18上的定位板19与内接管10上的定位槽15相对准，使得当钻头8安装完毕后，定位板19能够插入至定位槽15内，而随着钻头8的不断向上移动，限位块11逐渐与限位条16接触，通过限位条16对限位块11的挤压，使得导向柱34克服第一弹簧25的压力而收纳至盲孔内，当钻头8旋转到位时，限位块11正好置于限位槽14一端的导入槽口29处，此时在第一弹簧25的作用力下可以将导向柱34弹出，使得限位块11能够从导入槽口29处进入至限位槽14内；

当通过丝杆3将多根取样管7带出时，通过扳手带动钻头8反向转动，从而将其从取样管7上取下，当钻头8反转时，通过导向柱34可以同步带动限位块11在限位槽14同步移动并置于两限位条16之间，通过两限位条16对限位块11的阻挡，可以避免限位块11与取样管7脱离，由于此时钻头8相对于取样管7向外移动，而限位块11被限位条16卡接于限位槽14内，因此随着钻头8不断向下旋转，导向柱34会逐渐将拉绳12向外拉动，从而使得置于压板18外侧的拉绳12收紧，在此过程中，压板18会逐渐压紧在样本的外侧，从而将样本固定，而通过定位板19与定位槽15的配合可以对压板18进行定位，从而使得钻头8在向下旋转的过程中压板18处于静止状态，避免了压板18转动对样本形成剪切力，从而导致样本断裂，并且压板18是卡合于钻头8内壁上的环形凹槽21内的，因此，当钻头8向下移动时，可以带动压板18同步向下移动，此时压板18将夹紧样本使其顺着取样管7内壁向下滑动而逐渐移出取样管7，当限位块11转动至导出槽口17处时，限位块11逐渐与取样管7分离，此时可以通过钻头8继续将样本向外拔出，此处，利用钻头8作为着力点，操作更加便捷，使得样本能够更快地被取出，并且当置于取样管7底端的样本被取出之后，剩余的样本由于与取样管7内壁之间具有较大的缝隙，从而便于导出；

随着导向柱34不断地拉动拉绳12，拉绳12可以带动其外侧的卡块27同步向上移动，并且当卡块27从下往上移动时会对卡条26的底部斜面造成挤压，使其向一侧滑动，从而使得卡块27能够顺利向上移动，而通过卡条26顶部的平面可以对卡块27进行限位，避免其向下移动，通过此结构，可以对拉绳12进行限位，使得导向柱34将拉绳12拉紧后保持稳定，以此来保持压板18对样本的压力，从而便于在拆卸钻头8的过程中将样本拔出。

综上所述，此装置通过设置的压板18与拉绳12相配合，使得在拆卸钻头8的过程中，拉绳12逐渐收紧而促使压板18夹紧在样本的外侧，随着钻头8的取出，可以通过压板18将样本的底端拔出，一方面最大限度保持了样本的完成性，另一方面，有利于快速将样本导出取样管7。

如图8-9、11所示，为了促使拉绳12复位，在连接管33上开设有与绳槽相连通的卡槽，而卡条26则滑动设置于此卡槽内，此外，在连接管33上还设置有一调节螺栓13，调节螺栓13延伸至连接管33内并与其螺纹配合，在调节螺栓13的一端开设有安装槽，且安装槽内部端面处设置有一卡环，所述卡条26靠近调节螺栓13的一端固定连接有圆盘，所述圆盘滑动设置于安装槽内且与卡环相配合，以此来避免限位条16与调节螺栓13分离，在安装槽内部位于调节螺栓13与圆盘之间设置有第二弹簧35。

实际使用时，当卡块27挤压卡条26时，圆盘会沿着安装槽向外滑动，从而使得限位块11能够越过卡条26，当拉绳12需要复位时，可以通过内六角扳手带动调节螺栓13转动，使其带动卡条26向外移动，此时卡条26逐渐与卡块27分离，从而便于拉绳12的复位，此处拉绳12优选采用钢丝绳，具有较好的弹性力并且高强度，有利于将压板18压紧在矿石的外侧。

如图1、14所示，所述滑板2通过支柱与支撑板6固定连接，且支架4的顶端固定连接有固定框5，固定框5顶部固定设置有第二电机，第二电机的输出端连接有驱动轴30，驱动轴30的外侧固定套设有主动锥齿轮，在固定框5内转动连接有连接轴31，连接轴31的两端均固定套设有从动锥齿轮，靠近驱动轴30的一端的从动锥齿轮与主动锥齿轮相啮合，而丝杆3则转动设置于底板1与固定框5之间，且丝杆3的顶端延伸至固定框5内部并固定连接有第一锥齿轮，第一锥齿轮与连接轴31远离驱动轴30一端的从动锥齿轮相啮合，通过此齿轮组的传动，使得第二电机能够带动连接轴31转动，从而带动丝杆3转动，促使滑板2上下移动。

如图10所示，使用时，还可以在两侧压板18相对的一端面上固定连接一条形的密封垫28，密封垫28由橡胶材料制成，初始状态下两侧压板18上的密封垫28相互贴合，可以避免在钻探过程中泥土等堵塞于两压板18之间，且由于密封垫28的弹性，使得两压板18能够相对于移动将样本压紧。

Claims (8)

1.一种过采空区地质勘探用煤下铝矿钻探装置，包括取样管，取样管的顶端端面向外延伸形成外接管，且取样管的底端端面向外延伸形成内接管，其特征在于：所述内接管处螺纹连接有钻头；

所述钻头内转动设置有夹紧组件，且钻头与取样管之间连接有牵引组件，随着钻头与取样管的分离，所述牵引组件促使夹紧组件不断收缩，从而对取样的岩心样本夹紧并通过向外旋出的钻头将样本拔出；

所述夹紧组件包括压板，所述钻头的内壁上开设有环形凹槽，所述压板活动设置于此环形凹槽内，所述压板设置为弧状且两压板端面之间设置有间隙，所述压板的顶面向外延伸形成弧形凸起，且弧形凸起的顶部固定设置有定位板，所述内接管内壁上开设有与定位板相配合的定位槽；

所述牵引组件包括设置于压板外侧的拉绳，所述钻头内部开设有供拉绳穿入的绳槽，且绳槽的底端延伸至钻头的内壁处并设置为导向孔，两侧压板外围的拉绳在导向孔处合成一股后通过导向孔进入至绳槽内部，所述钻头顶部一体成型有连接管，所述连接管的顶部端面上设置有限位块，所述取样管位于内接管处的端面上开设有限位槽，所述限位槽内部前后两侧壁上均固定设置有限位条，所述限位槽的一端形成供限位块进入的导入槽口，所述限位槽的另一端为供限位块移出的导出槽口，所述导出槽口倾斜设置，所述限位块的外侧面上固定连接有导向柱，所述连接管内部顶端开设有与导向柱滑动配合的盲孔，所述盲孔内部顶端固定连接有挡环，所述导向柱穿过挡环并与挡环滑动连接，所述导向柱的外侧底端固定套设有固定环，所述盲孔内位于固定环的底端设置有第一弹簧，所述拉绳置于绳槽内的一端向上延伸至盲孔内并与导向柱的底端端面固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种过采空区地质勘探用煤下铝矿钻探装置，其特征在于：所述拉绳的外侧固定套设有多个卡块，所述卡块滑动设置于绳槽内部，所述连接管上滑动设置有与卡块相配合的卡条，所述卡条一端底部设置为斜面并延伸至绳槽内部。

3.根据权利要求2所述的一种过采空区地质勘探用煤下铝矿钻探装置，其特征在于：所述连接管上开设有与绳槽相连通的卡槽，所述卡条滑动设置于卡槽内，所述连接管上设置有调节螺栓，调节螺栓延伸至连接管内并与其螺纹配合，所述调节螺栓的一端开设有与卡条滑动配合的安装槽，且安装槽内部设置有第二弹簧。

4.根据权利要求1所述的一种过采空区地质勘探用煤下铝矿钻探装置，其特征在于：所述内接管的内径与取样管的直径相等并且均小于外接管的内径，且内接管与外接管螺纹配合。

5.根据权利要求1所述的一种过采空区地质勘探用煤下铝矿钻探装置，其特征在于：所述限位槽为弧状，且限位槽的圆心与取样管的轴线相重合。

6.根据权利要求2所述的一种过采空区地质勘探用煤下铝矿钻探装置，其特征在于：所述连接管顶部端面上设置有与卡块相配合的圆孔。

7.根据权利要求1所述的一种过采空区地质勘探用煤下铝矿钻探装置，其特征在于：两侧压板相对的端面上均固定连接有条形的密封垫，所述密封垫由橡胶材料制成。

8.根据权利要求3所述的一种过采空区地质勘探用煤下铝矿钻探装置，其特征在于：所述安装槽内部端面处设置有卡环，所述卡条靠近调节螺栓的一端固定连接有圆盘。

Images